ELECTROMAGNETICALLY ACTUATED SPRING BRAKE

Abstract: 1. An electromagnetically actuated spring-loaded brake with a coil (2) coaxially surrounding the shaft (6) to be braked an arranged in a magnet housing (9) and with a torsionally rigidly and axially movable armature (3) which is mounted on bearings generating the frictional grip of the brake, which armature is acted on by the compressive force of springs (1) arranged axially against the coil (2) and supported on an axial face of the coil (2) and by the oppositely acting, stronger magnetic force of the energised coil (2), characterised in that the coil (2) is axially movable in the magnet housing (9) and is supported axially on the armature (3), and the springs (1) are supported on the face of the coil (2) which face away from the armature (3).

Description: Elektromagnetisch betätigte Federdruckbremse Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte Federdruckbremse gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Federdruckbremsen dieser Gattung werden in der Regel als elektromagnetisch gelüftete Federdruckbremse ausgebildet, bei denen bei eingeschalteter Spule die Bremse gelüftet wird, so dass sich die Welle frei drehen kann, während bei Abschalten der Spule bzw. bei einem Spannungsausfall die Bremse durch den Federdruck wirksam wird. Die elektromagnetisch gelüftete Federdruckbremse wird häufig als Sicherheitsbremse eingesetzt, um die Welle eines Motors oder einer Maschine beim Abschalten der Maschine oder bei einem Spannungsausfall sofort stillzusetzen. Es sind jedoch auch Anwendungsfälle möglich, bei welchen die Bremse beim Einschalten der Spule wirksam wird und bei abgeschalteter Spule durch Federdruck gelüftet wird. Bei einer aus der DE-AS 11 86 140 bekannten elektromagnetisch gelüfteten Federdruckbremse der eingangs genannten Gattung sind die den Reibschluss der Bremse erzeugenden Druckfedern axial an die Spule anschliessend angeordnet. Es müssen daher keine Bohrungen radial innerhalb oder radial ausserhalb der Spule in dem Magnetgehäuse für die Aufnahme der Federn vorgesehen sein, die den für den Magnetfluss zur Verfügung stehenden Querschnitt, des Magnetgehäuses schwächen. Es kann daher mit geringen radialen Bauabmessungen der Federdruckbremse eine hohe Magnetkraft und ein entsprechend hohes durch die Druckfedern erzeugtes Bremsmoment erreicht werden. Wegen der geringen Abmessungen eignet sich die Federdruckbremse insbesondere für kleine Geräte und Maschinen. Bei der aus der DE-AS 11 86 140 bekannten elektromagnetisch gelüfteten Federdruckbremse stützen sich die Druckfedern einerseits an der im Magnetgehäuse sitzenden Spule und andererseits an dem axial bewegbaren Anker ab. Zwischen die Spule und die Druckfedern ist jeweils ein amagnetischer Stützring eingesetzt, der die Druckfeder in einer Bohrung aufnimmt. Der Anker weist ebenfalls Bohrungen zur Aufnahme der Druckfedern auf. Die amagnetischen Stützringe verursachen eine Vergrösserung der axialen Baulänge der Federdruckbremse. Die Aufnahme der Druckfedern in Bohrungen des Ankers machen ausserdem eine grössere axiale Stärke des Ankers notwendig, was ebenfalls zu einer Verlängerung der axialen Abmessungen führt. Die Reduzierung der radialen Bauabmessungen geht bei dieser bekannten Federdruckbremse daher zumindest teilweise zu Lasten einer ver#rösserten axialen Abmessung. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetisch betätigte, insbesondere elektromagnetisch gelüftete #ederdruckbremse der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, dass sie bei unverändert kleinen radialen Abmessungen auch eine geringere axiale Einbauabmessung aufweist und kostengünstig herstellbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Federn an der vom Anker abgewandten axialen Stirnfläche der Spule können die Federn in Bohrungen des Bodens des topfförmigen Magnetge- häuses eingesetzt werden und sich an dem das Magnetgehäuse umschliessenden Kunststoffgehäuse axial abstützen. Trotz der axial an die Spule anschliessenden Anordnung der Federn ergibt sich daher keine Verlängerung der axialen Einbauabmessungen der Bremse. Der Anker kann mit einer geringen axialen Stärke ausgebildet sein, die ausschliesslich entsprechend dem Magnetfluss gewählt wird. Die im Magnetgehäuse axial verschiebbare Spule stützt sich an dem Anker ab. Um die axialen Abmessungen und die Zahl der benötigten Einzelbauteile gering zu halten, stützt sich die Spule vorzugsweise unmittelbar an dem Anker ab. Das Magnetgehäuse ist vorzugsweise in ein Kunststoffgehäuse eingeschlossen. Der axial vorstehende äussere Rand des Kunststoffgehäuses dient dabei zur drehfesten, axial beweglichen Führung des Ankers. Ein koaxialer, in das Magnetgehäuse ragender Ansatz des Kunststoffgehäuses dient als Lagerbuchse der abzubremsenden Welle. Ausserdem kann das Kunststoffgehäuse noch einen axial abstehenden Zapfen zur das Drehmoment aufnehmenden Verankerung aufweisen. Das als ein einziges einfaches Spritzgussteil herstellbare Kunststoffgehäuse übernimmt somit gleichzeitig die Funktionen der Führung des Ankers, der Lagerung der Welle und der drehmomentabstützenden Verankerung des Magnetsystems. Dies bedeutet eine wesentliche Reduzierung der Einzelbauelemente und damit eine besonders kostengünstige Herstellung der Bremse. Vorzugsweise ist die Federdruckbremse als elektromagnetisch gelüftete Einflächenbremse ausgebildet, bei welcher eine Nabe drehfest und axial fest auf der abzubremsenden Welle sitzt. Der Anker wird zur Erzeugung des Bremsmoments durch die Federn gegen diese Nabe beaufschlagt. Zur Aufnahme des Bremsdrucks kann sich das Magnetsystem mit seinem Kunststoffgehäuse axial an einer Anbaufläche des Gerätes oder der Maschine abstützen. Vorzugsweise stützt sich das Kunststoffgehäuse jedoch axial an einer Schulter der Welle ab. Dadurch wird die Bremse und insbesondere die Einstellung des axialen Lüftspaltes unabhängig von dem Einbau der Bremse und insbesondere unabhängig von einem axialen Lagerspiel der Welle in diesem Gerät. Die Federdruckbremse ist aus einer sehr geringen Anzahl von kostengünstig herstellbaren Einzelteilen aufgebaut. Die Einbauabmessungen der Bremse sind sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gering. Dennoch ist eine grosse Magnetkraft des Lüftsystems möglich, so dass die das Bremsmoment erzeugenden Federn eine hohe Druckkraft aufweisen können. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1: Einen Axialschnitt durch eine Federdruckbremse gemäss der Erfindung und Fig. 2: eine Stirnansicht dieser Federdruckbremse mit abgenommener Nabe. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Federdruckbremse als elektromagnetisch gelüftete Einflächenbremse ausgebildet. In der Schnittdarstellung der Fig. 1 ist die Federdruckbremse im bremsenden Zustand gezeigt. Die Welle 6 eines Gerätes oder einer Maschine, von welcher nur eine Anbaufläche 11 in der Zeichnung angedeutet ist, wird koaxial von dem Lüftsystem der Bremse umschlossen. Das Lüftsystem weist eine die Welle 6 koaxial umschliessende Spule 2 auf, die axial beweglich in einem Magnetgehäuse 9 aufgenommen ist. Das Magnetgehäuse 9 ist ein topfförmiges Tiefziehteil. Das koaxial innerhalb der Spule anyeordnete innere Wandteil des Magnetgehäuses 9 ist mit einer grösseren Wandstärke ausgebildet als das die Spule 2 aussen koaxial umschliessende äussere Wandteil. Dadurch ergibt sich für beide Wandteile ein gleicher für die Führung des Magnetflusses effektiver Querschnitt. Das Magnetgehäuse 9 ist in ein ebenfalls topfförmig ausgebildetes Kunststoffgehäuse 8 eingedrückt und mit diesem verklebt. Das Kunststoffgehäuse 8 ist ein Spritzgussteil und umschliesst das Magnetgehäuse 9 koaxial von aussen und an dessen Bodenfläche. Ein koaxial in das Magnetgehäuse 9 hineinragender Ansatz 12 des Kunststoffgehäuses 8 dient als Gleitlagerbuchse für die Welle 6. Die axiale Bodenstirnfläche des Magnetgehäuses 9 ist iion vorzugsweise drei oder mehr in gleichen Winkelabständen angeordneten Bohrungen durchsetzt, in welche als Schraubendruckfedern ausgebildete Federn 1 eingesetzt sind. Die Federn 1 stützen sich axial einerseits an der Bodenstirnfläche des Kunststoffgehäuses 8 und andererseits an der axialen Stirnfläche des Spulenkörpers der Spule 2 ab. Die Federn 1 drücken die Spule 2 axial gegen einen von der Welle 6 frei durchsetzten scheibenförmigen Anker 3. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, weist der Anker 3 an seinem Aussenumfang radiale Vorsprünge auf, die in sektorförmige Ausnehmungen 7 des axial über das Magnetgehäuse 9 hinausragenden äusseren Randes des Kunststoffgehäuses 8 eingreifen. Auf diese Weise wird der Anker 3 durch das Kunststoffgehäuse 8 zentriert und drehfest und axial beweglich gelagert. Axial an den Anker 3 anschliessend ist eine scheibenförmige Nabe 5 angeordnet, die z. B. mittels einer Madenschraube drehfest und axial fest auf der Welle 6 sitzt. Die Nabe 5 trägt auf ihrer dem Anker 3 zugewandten Fläche einen Reibbelag 4. Wird das mit der Federdruckbremse versehene Gerät ausgeschaltet oder fällt die Versorgungsspannung aus, so wird der Spule 2 kein Strom zugeführt. In diesem in Fig. 1 dargestellten Zustand drücken die Federn 1 die Spule 2 gegen den Anker 3 und diesen wiederum gegen den Reibbelag 4 der Nabe 5. Das Drehmoment der Welle 6 wird über die Nabe 5 auf den Anker 3 und von diesem über dessen radiale Vorsprünge und die Ausnehmungen 7 auf das Kunststoffgehäuse 8 übertragen. Das Kunststoffgehäuse 8 ist mittels eines axial vorstehenden Zapfens 10 in der Anbaufläche 11 des Gerätes verankert, so dass das auf das Kunststoffgehäuse 8 wirkende Bremsmoment über den Zapfen 10 von der Anbaufläche 11 aufgenommen wird. Der von den Federn 1 erzeugte axiale Bremsdruck wird einerseits von der auf der Welle 6 festsitzenden Nabe 5 und andererseits von einer Schulter 13 der Welle 6 aufgenommen, an welcher sich das Kunststoffgehäuse 8 axial abstützt. Wird beim Einschalten des mit der Federdruckbremse ausgerüsteten Gerätes der Spule 2 Strom zugeführt, so wird der Anker 3 durch die erzeugte Magnetkraft axial an das Magnetgehäuse 9 gezogen, wobei er die Spule 2 gegen die Kraft der Federn 1 in das Magnetgehäuse 9 hinein schiebt. Der Anker 3 wird dabei von dem Reibbelag 4 abgehoben, so dass sich die Nabe 5 und die Welle 6 frei drehen können. Der Lüftspalt zwischen dem Anker 3 und dem Reibbelag 4 entspricht dabei dem axialen Abstand zwischen dem Anker 3 und dem Rand des Magnetgehäuses 9 bzw. zwischen der Stirnfläche des Spulenkörpers der Spule 2 und dem Boden des Magnetgehäuses 9 in der Darstellung der Figur 1.

Claims: Patentansprüche 1. Elektromagnetisch betätigte Federdruckbremse mit einer die abzubremsende Welle (6) koaxial umschliessenden, in einem Magnetgehäuse (9) angeordneten Spule (2) und mit einem den Reibschluss der Bremse erzeugenden, drehfest und axial beweglich gelagerten Anker (3), der einer seits durch die Druckkraft von axial an die Spule (2) anschliessend angeordneten und sich an einer axialen Stirnfläche der Spule (2) abstützenden Federn (1) und andererseits bei eingeschalteter Spule (2) durch die entgegengesetzt wirkende, stärke# Magnetkraft beauf schlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (2) in dem Magnetgehäuse (9) axial beweglich ist und sich axial an dem Anker (3) abstützt und dass die Federn (1) sich an der vom Anker (3) abgekehrten Stirn fläche der Spule (2) abstützen. 2. Federdruckbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (2) sich axial unmittelbar an dem Anker (3) abstützt. 3. Federdruckbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetgehäuse (9) ein topfförmiges Tiefziehteil ist. 4. Federdruckbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetgehäuse (9) in ein Kunststoffgehäuse (8) eingeschlossen ist. 5. Federdruckbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgehäuse (8) an seiner dem Anker (3) zuge kehrten offenen Stirnfläche einen über das Magnetgehäuse (9) axial überstehenden Rand mit sektorförmigen Ausneh mungen (7) aufweist, in die der Anker (3) zur drehfesten, axial beweglichen Lagerung mit radialen Vorsprüngen ein greift. 6. Federdruckbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgehäuse (8) einen koaxial in das Magnet gehäuse (9) ragenden Ansatz (12) aufweist, der als Lager buchse die Welle (6) umschliesst. 7. Federdruckbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgehäuse (8) einen axial abstehenden Zapfen (10) zur drehmomentabstützenden Verankerung auf weist. 8. Federdruckbremse nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Federn (1) Bohrungen des Magnet gehäuses (9) durchsetzen und sich an dem Kunststoff gehäuse (8) abstützen. 9. Federdruckbremse nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als elektro magnetisch gelüftete Einflächenbremse ausgebildet ist, bei welcher der Anker (3) zur Erzeugung des Reibschlus ses durch die Federn (1) gegen eine fest auf der Welle (6) sitzende Nabe (5) belastet ist. 10. Federdruckbremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass das Magnetgehäuse (9) bzw. das dieses um schliessende Kunststoffgehäuse (8) axial an einer Schul ter (13) der Welle (6) abgestützt ist.

Inventors: BAUSCH, EDMUND, ING. GRAD., SAUTTER, HANS
Applicants: BINDER MAGNETE GMBH
Application year: 1982
Main classification: F16D59
IPC codes: F16D59, F16D55, H02K7, F16D65