DE3805704C1 - Electromagnetic single-surface brake - Google Patents

Abstract

A description is given of an electromagnetic single-surface brake for coupling two parts rotatable relative to one another, having a ferromagnetic brake disc which lies opposite the poles of an electromagnet and is held secure against rotation and axially displaceable on a shaft that can be rotated relative to the electromagnet. To allow automatic adjustment and to prevent the brake disc from causing rattling noises due to its freedom of movement on the shaft supporting it, it is provided on the side remote from the electromagnet with a damping disc composed of an elastic material, this damping disc having a hole which is somewhat smaller in the relaxed condition than the cross-section of the supporting shaft, with the result that the damping disc sits on the shaft with slight pressure.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Ein­ flächenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs.The invention relates to an electromagnetic one surface brake according to the preamble of the claim.

Eine solche Einflächenbremse, bei der beide gegeneinander drehbare Teile rotieren können und die in diesem Falle daher auch als Kupplung bezeichnet werden kann, ist aus der US-PS 44 32 446 bekannt. Als Bremse verwendet dient sie in elektrischen Geräten, in denen intermittierende Drehbewegungen stattfinden, zum raschen Stillsetzen be­ wegter Teile, beispielsweise in Nähmaschinen, Schreib­ maschinen und dgl.Such a single-surface brake, in which both face each other rotatable parts can rotate and in this case therefore can also be called a clutch is from the US-PS 44 32 446 known. Used as a brake them in electrical devices where intermittent Rotational movements take place to stop quickly away parts, for example in sewing machines, typing machines and the like

Bei einer solchen Einflächenbremse steht den Polen eines Elektromagneten, der insbesondere ringförmiger Bauart sein kann, eine Ankerscheibe gegenüber, die die Brems- oder Kupplungsscheibe darstellt und auf einer Welle drehfest, jedoch axial verschieblich gehalten ist. Wird aus konstruk­ tiven Gründen die Ankerscheibe ohne Rückstellfeder benutzt, so "schwebt" sie frei vor den Polen des Elektromagneten bzw. einem darauf angebrachten Mitnehmerbelag. Dieses freie Schweben hat den Vorteil, daß die Bremse bzw. Kupp­ lung während der gesamten Lebensdauer nicht nachgestellt werden muß. Dieses freie Schweben und Taumeln führt jedoch wegen der verschiebbaren Lagerung der Ankerscheibe auf ihrer Welle zu einem geräuschvollen Klappern, was für den Benutzer einer mit einer solchen Bremse oder Kupplung aus­ gerüsteten Maschine höchst störend ist.With such a single-surface brake, the poles stand one thing Electromagnet, which in particular be ring-shaped can, opposite an armature disk, the brake or Clutch disc and rotatably on a shaft, but is kept axially displaceable. Is from construct tive reasons uses the armature plate without return spring, so it "floats" freely in front of the poles of the electromagnet or a driving surface attached to it. This Free floating has the advantage that the brake or clutch not adjusted during the entire service life must become. However, this free floating and tumbling leads because of the sliding bearing of the armature plate her wave to a noisy clatter, what for User one with such a brake or clutch equipped machine is highly disruptive.

Bei der aus der genannten US-PS 44 32 446 bekannten Kupp­ lung kann ein solches Klappern nicht auftreten, weil die axial bewegliche Kupplungsscheibe von einem auf der Welle befestigten Gummikörper in eine definierte Ruhestellung gebracht wird, aus der sie bei Erregung des Elektro­ magneten in eine kuppelnde Stellung in axialer Richtung angezogen wird. Dafür weist diese Kupplung den Nachteil auf, daß aufgrund von Abnutzung der sich im gelösten Zustand der Kupplung einstellende Spalt im Laufe der Zeit immer größer wird, was entweder bei der Dimensionierung des Elektromagneten berücksichtigt werden muß oder eine Nachstellung der Kupplung verlangt.In the known from said US-PS 44 32 446 Kupp Such rattling cannot occur because the axially movable clutch disc from one on the shaft attached rubber body in a defined rest position is brought out of it when the electro is excited  magnets in a coupling position in the axial direction is attracted. This coupling has the disadvantage on that due to wear and tear in the solved Condition of the clutch adjusting gap over time is getting bigger, either when sizing of the electromagnet must be taken into account or a Adjustment of the clutch is required.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ein­ flächenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs so zu gestalten, daß die Bremsscheibe auf der sie tragenden Welle so gehalten ist, daß sie im gelösten Zustand der Bremse nicht klappert, andererseits eine Nachstellung der Bremse aufgrund von Abnutzung nicht erforderlich ist.The invention is therefore based on the object, a surface brake according to the preamble of the claim shape that the brake disc on the bearing it Shaft is held so that it is in the released state of the Brake does not rattle, on the other hand an adjustment of the Brake is not required due to wear.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs gelöst.This task is characterized by the characteristics of the Claim solved.

Bei der Erfindung ist der ringförmige Körper aus elastome­ rem Material, der an der dem Elektromagneten abgewandten Seite der Bremsscheibe befestigt ist und die Rückstell- und Dämpfungsfunktion ausführt, als Scheibe gestaltet, deren Wellenbohrungsdurchmesser in einem solchen Ausmaße kleiner als der Querschnitt des sie tragenden Abschnitte der Welle ist, daß sich einerseits eine elastische Pressung ergibt, die bewirkt, daß die mit der elastomeren Scheibe verbundene Bremsscheibe nicht mehr völlig frei beweglich ist und daher nicht mehr klappert, andererseits aber sie zusammen mit der Bremsscheibe in axialer Richtung ver­ schoben werden kann. Dieses Verschieben dient der Selbst­ nachstellung der Bremse bei Abnutzung der Bremsscheibe. Zur Bereitstellung einer axialen Rückstellkraft und ande­ rerseits zur Ermöglichung der Nachstellung, ohne daß die Gesamtanordnung klappert, ist die elastomere Scheibe in einem Ringbereich um die Welle herum mit der Bremsscheibe nicht verbunden, beispielsweise verklebt, sondern liegt an dieser nur lose an. Der Umfang, um den sich die Anordnung aus Bremsscheibe und elastomerer Scheibe in axialer Rich­ tung bewegen kann, ohne daß die elastomere Scheibe auf der Welle nachrutscht, wird durch die Breite dieses Ringbe­ reiches und die Elastizität des Materials der Scheibe bestimmt. Nutzt sich die Bremsscheibe oder das ihr gegen­ überstehende Element, an das sie sich im kuppelnden bzw. im bremsenden Zustand anlegt, im Lauf der Zeit ab, so rutscht die Bremsscheibe im Stick-Slip-Effekt leicht nach, stellt aber im unerregten Zustand des Elektromagneten dennoch einen Mindestabstand zwischen der Bremsscheibe und dem ihr gegenüberstehenden Element sicher.In the invention, the annular body is made of elastome rem material on the side facing away from the electromagnet Side of the brake disc is attached and the reset and performs damping function, designed as a disc, whose shaft bore diameter to such an extent smaller than the cross section of the section carrying it the shaft is that on the one hand there is an elastic pressure results, which causes that with the elastomeric disc connected brake disc can no longer move freely is and therefore no longer rattles, but on the other hand it ver together with the brake disc in the axial direction can be pushed. This shift serves the self Brake adjustment when the brake disc wears. To provide an axial restoring force and others on the other hand to enable the adjustment without the Overall arrangement rattles, the elastomeric disc is in a ring area around the shaft with the brake disc  not connected, for example glued, but lies on this only loose. The scope around the arrangement from brake disc and elastomer disc in axial direction tion can move without the elastomeric disc on the Wave slips, is the width of this Ringbe rich and the elasticity of the material of the disc certainly. Use the brake disc or against it protruding element to which they are attached in the coupling or applies in the braking state, over time, so the brake disc slips slightly in the stick-slip effect, but puts in the de-energized state of the electromagnet nevertheless a minimum distance between the brake disc and the element opposite her.

Solche Nachstellung ist an hydraulischen Fahrzeugbremsen an sich bereits bekannt, wie die DE-PS 26 55 208 zeigt. In dieser ist eine selbsttätig und stufenlos wirkende mecha­ nische Nachstellvorrichtung für eine hydraulisch zu betä­ tigende Vollscheibenbremse mit einem in einem stationären Bremsgehäuse verschiebbaren Ringkolben beschrieben, be­ stehend aus einem mit letzteren zusammen verschiebbaren Flansch, in diesen eingeschraubten Lagerbolzen und darauf angeordneten Klemmelementen, die von elastischen Buchsen gebildet sind, die in axialer Richtung verspannbar und dadurch in radialer Richtung jeweils gegen eine Gleitfläche preßbar sind, die von Axialbohrungen im Bremsgehäuse ge­ bildet werden. Diese Buchsen bilden zugleich die bei solchen Bremsen unerläßlichen Rückstellfedern, haben im Vergleich zu den Bremsscheiben kleine Durchmesser und sind wegen der aufzubringenden Rückstellkräfte relativ steif.Such adjustment is on hydraulic vehicle brakes already known per se, as shown in DE-PS 26 55 208. In this is an automatic and stepless mecha African adjustment device for a hydraulically operated Full disc brake with one in a stationary Brake housing displaceable annular piston described, be standing out of a movable with the latter Flange, in this screwed bearing pin and on it arranged clamping elements by elastic bushings are formed, which can be braced in the axial direction and thereby against a sliding surface in the radial direction are pressable, the ge of axial bores in the brake housing be formed. These sockets also form the such brakes indispensable return springs have in Compared to the brake disks and are small in diameter relatively stiff due to the restoring forces to be applied.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below with reference to a embodiment shown in the drawings explained in more detail. It shows

Fig. 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung eine elektromagnetische Einflächenbremse mit den Merkmalen der Erfindung zur Abbremsung eines Riemenzahnrads, und Fig. 1 is a perspective exploded view of an electromagnetic single-surface brake with the features of the invention for braking a belt gear, and

Fig. 2 einen Axialschnitt durch die zusammengebaute Anordnung nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Fig. 2 is an axial section through the assembled arrangement of FIG. 1 in an enlarged view.

Man erkennt in Fig. 1 in Explosionsdarstellung eine Einflächenbremse, bestehend aus einem ringförmigen Elektromagneten (1), der im vorliegenden Beispiel zur Montage an einem feststehenden Teil bestimmt ist, und einer drehbaren Bremsscheibe (2), die dem Elektromagneten (1) axial gegenübersteht und die eine Bohrung mit Innenverzahnung (3) aufweist, in die die Außenverzahnung (4) einer Ankernabe (5) eingreift, die formschlüssig mit einem Riemenzahnritzel (6) gekuppelt ist, das seinerseits mittels einer Keilnutverbindung auf einer Welle (7) drehfest angebracht ist, die den Elektromagneten (1), die Bremsscheibe (2), die Ankernabe (5) und das Zahnritzel (6) durchdringt. Die Ankernabe (5) und das Zahnritzel (6) sind auf der Welle (7) zwischen einem Wellenbund (8) und einer auf die Welle (7) aufgeschraubten Spannmutter (9) in axialer Richtung verspannt. Die Spannmutter (9) ist durch eine Kontermutter (10) gesichert.One can see in Fig. 1 an exploded view of a single-surface brake, consisting of an annular electromagnet ( 1 ), which in the present example is intended for mounting on a fixed part, and a rotatable brake disc ( 2 ), which is axially opposite the electromagnet ( 1 ) and which has a bore with internal toothing ( 3 ) into which the external toothing ( 4 ) of an anchor hub ( 5 ) engages, which is positively coupled to a belt sprocket ( 6 ), which in turn is attached to a shaft ( 7 ) in a rotationally fixed manner by means of a keyway connection, which penetrates the electromagnet ( 1 ), the brake disc ( 2 ), the armature hub ( 5 ) and the pinion ( 6 ). The armature hub ( 5 ) and the pinion ( 6 ) are clamped in the axial direction on the shaft ( 7 ) between a shaft collar ( 8 ) and a clamping nut ( 9 ) screwed onto the shaft ( 7 ). The clamping nut ( 9 ) is secured by a lock nut ( 10 ).

Der Elektromagnet (1) umfaßt zwei konzentrische Pole (11 und 12), zwischen denen sich eine ringförmige Magnetspule (13) befindet und die auf der der Bremsscheibe (2) abgewandten Seite mittels eines Flansches (14) miteinander verbunden sind. Auf der der Bremsscheibe (2) zugewandten Seite bilden die beiden Pole (11 und 12) einen ringförmigen Spalt zwischen sich aus, in welchem ein Bremsbelag (15) angeordnet ist. Den Polen (11 und 12) steht axial die Bremsscheibe (2) gegenüber, die auf der Verzahnung (4) der Ankernabe (5) in axialer Richtung beweglich ist.The electromagnet ( 1 ) comprises two concentric poles ( 11 and 12 ), between which there is an annular magnetic coil ( 13 ) and which are connected to one another on the side facing away from the brake disc ( 2 ) by means of a flange ( 14 ). On the side facing the brake disc ( 2 ), the two poles ( 11 and 12 ) form an annular gap between them, in which a brake pad ( 15 ) is arranged. The poles ( 11 and 12 ) are axially opposed to the brake disc ( 2 ), which is movable in the axial direction on the toothing ( 4 ) of the armature hub ( 5 ).

Auf der dem Elektromagneten (1) abgewandten Seite ist auf der Bremsscheibe (2) eine Dämpfungsscheibe (16) vorzugsweise auf Gummi aufgeklebt. Die Klebeverbindung zwischen der Bremsscheibe (2) und der Dämpfungsscheibe (16) kann sich dabei auf einen äußeren Ringbereich beschränken, um die axiale Beweglichkeit zwischen den beiden Scheiben zu erhöhen. Die Dämpfungsscheibe (16) weist eine Bohrung auf, die konzentrisch zu der der Bremsscheibe (2) ist und die vorzugsweise die gleiche Form wie die der Bremsscheibe (2) hat, d. h. die an die Außenverzahnung (4) der Ankernabe (5) angepaßt ist, jedoch einen geringfügig kleineren Querschnitt aufweist, so daß sich im auf die Ankernabe (5) aufgesetzten Zustand der Verbundanordnung aus Bremsscheibe (2) und Dämpfungsscheibe (16) eine elastische Pressung ergibt.On the side facing away from the electromagnet ( 1 ), a damping disc ( 16 ) is preferably glued onto rubber on the brake disc ( 2 ). The adhesive connection between the brake disc ( 2 ) and the damping disc ( 16 ) can be limited to an outer ring area in order to increase the axial mobility between the two discs. The damping disc ( 16 ) has a bore which is concentric with that of the brake disc ( 2 ) and which preferably has the same shape as that of the brake disc ( 2 ), ie which is adapted to the external toothing ( 4 ) of the armature hub ( 5 ) , but has a slightly smaller cross section, so that when the composite arrangement of brake disc ( 2 ) and damping disc ( 16 ) is placed on the armature hub ( 5 ), there is an elastic pressure.

Im Betrieb steht die Bremsscheibe (2) den Polen (11 und 12) und dem dazwischen angeordneten Bremsbelag (15) des Elektromagneten (1) im gelösten Zustand der Bremse mit geringem Abstand gegenüber, wie Fig. 2 zeigt. Wenn die Bremse durch Erregung des Elektromagneten (1) betätigt wird, dann wird die Bremsscheibe (2), die den Anker für den Elektromagneten (1) darstellt, in Fig. 2 nach rechts gegen die Pole (11 und 12) gezogen, wobei sich die elastische Dämpfungsscheibe (16), die mit der Bremsscheibe verklebt ist, in ihrem Zentralbereich leicht verformt, d. h. ihren Sitz auf der Verzahnung (4) der Ankernabe (5) nicht verläßt. Wird der Elektromagnet (1) durch Unterbrechung der Stromversorgung wieder aberregt, dann stellt die Dämpfungsscheibe (16) die Bremsscheibe (2) wieder zurück, so daß der axiale Abstand zwischen der Bremsscheibe (2) und dem Elektromagneten (1) wieder hergestellt wird.In operation, the brake disc ( 2 ) faces the poles ( 11 and 12 ) and the brake lining ( 15 ) of the electromagnet ( 1 ) arranged between them in the released state of the brake at a short distance, as shown in FIG. 2. When the brake is actuated by energizing the electromagnet ( 1 ), the brake disc ( 2 ), which is the armature for the electromagnet ( 1 ), is pulled to the right in FIG. 2 against the poles ( 11 and 12 ), whereby the elastic damping disc ( 16 ), which is glued to the brake disc, is slightly deformed in its central area, ie it does not leave its seat on the toothing ( 4 ) of the armature hub ( 5 ). If the electromagnet ( 1 ) is de-energized again by interrupting the power supply, then the damping disc ( 16 ) resets the brake disc ( 2 ) so that the axial distance between the brake disc ( 2 ) and the electromagnet ( 1 ) is restored.

Wenn sich im Laufe der Zeit die Bremsscheibe (1) und/oder die ihm gegenüberstehenden Flächen des Elektromagneten (1) abnutzen, vergrößert sich der Spalt, der im aberregten Zustand des Elektromagneten (1) zwischen diesem und der Bremsscheibe (2) vorhanden ist. Wenn dieser Spalt eine gewisse Größe erreicht hat, rutscht bei Erregung des Elektromagneten die Dämpfungsscheibe (16) auf der Verzahnung (4) der Ankernabe (5) um eine geringes Maß nach, bleibt aber noch immer elastisch verformt, so daß beim anschließenden Abschalten des Elektromagneten (1) die Dämpfungsscheibe (16) ihren Rückstelleffekt nach wie vor ausführen kann. Auf diese Weise ergibt sich eine selbsttätige Nachstellung der Bremse.If the brake disc ( 1 ) and / or the surfaces of the electromagnet ( 1 ) facing it wear out over time, the gap that exists between the electromagnet ( 1 ) and the brake disc ( 2 ) when the electromagnet is de-energized increases. When this gap has reached a certain size, the damping disc ( 16 ) slips on the toothing ( 4 ) of the armature hub ( 5 ) by a small amount when the electromagnet is excited, but still remains elastically deformed, so that when the electromagnet is subsequently switched off ( 1 ) the damping disc ( 16 ) can still perform its reset effect. This results in an automatic readjustment of the brake.

Da die Dämpfungsscheibe (16) unter elastischer Pressung auf der Verzahnung (4) der Ankernabe (5) sitzt, wird von ihr die Bremsscheibe (2) auf der Ankernabe relativ fest gehalten, sie kann dort nicht mehr frei taumeln, so daß das erwähnte Klappern beseitigt ist.Since the damping disc ( 16 ) sits under elastic pressure on the toothing ( 4 ) of the armature hub ( 5 ), the brake disc ( 2 ) is held relatively firmly on the armature hub by it, it can no longer wobble freely, so that the rattling mentioned is eliminated.

Es sei schließlich erwähnt, daß die gewählte Konstruktion einen sehr leichten Austausch der Bremsscheibe (2) ermöglicht. Es müssen lediglich die Muttern (9 und 10) gelöst werden, um zunächst das Zahnritzel (6) und die Ankernabe (5) von der Welle (7) abziehen zu können, woraufhin die Bremsscheibe (2) mit der mit ihr verbundenen Dämpfungsscheibe (16) von der Ankernabe (5) abgezogen werden können.Finally, it should be mentioned that the chosen construction enables a very easy replacement of the brake disc ( 2 ). It is only necessary to loosen the nuts ( 9 and 10 ) in order to be able to pull the pinion ( 6 ) and the armature hub ( 5 ) off the shaft ( 7 ), whereupon the brake disc ( 2 ) with the damping disc ( 16 ) can be removed from the anchor hub ( 5 ).

Claims (1)

Elektromagnetische Einflächenbremse zum Kuppeln zweier gegeneinander drehbarer Teile, mit einer ferromagneti­ schen Bremsscheibe, die den Polen eines Elektromagneten gegenübersteht und auf einer gegenüber dem Elektromagne­ ten drehbaren Welle drehfest und axial verstellbar ge­ halten ist und auf der dem Elektromagneten abgewandten Seite konzentrisch einen ringförmigen Rückstell- und Dämpfungskörper aus einem elastomeren Material trägt, der auf der genannten Welle sitzt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rückstell- und Dämpfungs­ körper eine Scheibe (16) ist, deren Wellenbohrung im un­ montierten Zustand einen kleineren Querschnitt als der sie tragende Abschnitt (5) der Welle (7) hat und die mit elastischer Pressung verschiebbar auf diesem sitzt, und daß ein Ringbereich um die Wellenbohrung der Scheibe (16) lose an der Bremsscheibe (2) anliegt.Electromagnetic single-surface brake for coupling two mutually rotatable parts, with a ferromagnetic brake disc which faces the poles of an electromagnet and is rotatably and axially adjustable on a rotatable shaft relative to the electromagnet and is concentric on the side facing away from the electromagnet and an annular reset and Damping body made of an elastomeric material, which sits on the shaft mentioned, characterized in that the return and damping body is a disc ( 16 ) whose shaft bore in the unassembled state has a smaller cross-section than the section ( 5 ) carrying it Has shaft ( 7 ) and which is displaceably seated on it with elastic pressure, and that an annular area around the shaft bore of the disc ( 16 ) lies loosely on the brake disc ( 2 ).