DE10119643A1

DE10119643A1 - Clutch/brake combination with anchor plate has rotor held axially loose on drive shaft end, and pressure spring to hold rotor in contact with anchor plate and plate with brake magnet

Info

Publication number: DE10119643A1
Application number: DE2001119643
Authority: DE
Inventors: Matthias Brendler; Horst Meinhardt; Wilfried Quadfasel
Original assignee: Lenze GmbH and Co Kg
Current assignee: Intorq & Co Kg 31855 Aerzen De GmbH
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2021-04-21
Also published as: DE10119643C2

Abstract

The unit has a drive shaft (1) projecting through a stationary clutch operating magnet (3), and with a rotor (7) held axially loosely on the shaft end (6). The rotor is held via an axial force in elastic sliding contact on an anchor plate (15), and the plate on the brake magnet (11), as long as the clutch operating magnet is not excited. The force is generated by a mechanical pressure spring (19), which is positioned on the shaft on the side of the rotor away from the anchor plate, and is supported on plate and shaft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsbremskombina tion der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher be zeichneten Art.The invention relates to a clutch brake combination tion of the closer in the preamble of claim 1 subscribed Art.

Solche Kupplungsbremskombinationen sind seit langem hinrei chend bekannt. Hierbei ist der Rotor auf dem Antriebswel lenende nicht nur drehfest, sondern auch in axialer Rich tung fest angeordnet. Zwischen den Reibflächen von Rotor, Ankerscheibe und Bremsmagnetteil sieht man in axialer Rich tung einen Luftspalt vor, um ein Anschleifen dieser Teile und somit eine ungewollte Verbindung der Antriebswelle mit der Abtriebswelle einerseits und einen erhöhten Verschleiß anderseits zu vermeiden. Wird die Erregerspule des Kupp lungsmagnetteils bestromt, dann wird die Ankerscheibe über den einen der Luftspalte hinweg zum Rotor hin angezogen und mit diesem reibschlüssig gekuppelt. Wird anstelle dessen die Erregerspule des Bremsmagnetteils bestromt, so wird die Ankerscheibe über den zweiten Luftspalt hinweg gegen das Bremsmagnetteil angezogen und an diesem feststehenden Mag netteil zum Stillstand gebracht, während die Antriebswelle mit konstanter Drehzahl weiter umlaufen kann.Such clutch brake combinations have long been a thing of the past known. Here the rotor is on the drive shaft lenende not only non-rotatably, but also in the axial direction tion firmly arranged. Between the friction surfaces of the rotor, The armature disk and brake magnet part can be seen in the axial direction air gap to grind these parts and thus an unwanted connection of the drive shaft with the output shaft on the one hand and increased wear to avoid on the other hand. If the excitation coil of the Kupp tion magnetic part energized, then the armature plate is over attracted one of the air gaps towards the rotor and coupled with this frictionally. Instead, it will energized the excitation coil of the brake magnet part, so the Armature disk against the second air gap Brake magnet part tightened and on this fixed mag power supply brought to a standstill while the drive shaft can continue to rotate at constant speed.

Werden die beschriebenen Kupplungsbremskombinationen mit sehr hohen Taktfrequenzen betrieben, dann ergeben sich prinzipbedingte Nachteile. Denn die Ankerscheibe muß beim Wechsel vom gekuppelten in den gebremsten Zustand und umge kehrt über den jeweiligen axialen Luftspalt hinweg be schleunigt werden. Zum einen ist dadurch eine zeitliche Verzögerung beim Schalten bzw. Umschalten verbunden. Zum anderen tritt ein hartes, störendes Aufprallgeräusch auf, welches von der Beschaffenheit der Reibflächen und von der Größe des Luftspaltes abhängig ist. Man kann jedoch die Luftspalte nicht beliebig verringern, weil vor allem durch eine thermische Ausdehnung der Bremsenbauteile und auch durch axiale äußere Kräfte ein mehr oder weniger starkes Anschleifen der Reibflächen am Rotor, an der Ankerscheibe und am Bremsmagnetteil auftreten kann.Are the described clutch brake combinations with operated very high clock frequencies, then arise principle-related disadvantages. Because the armature plate must Change from coupled to braked state and vice versa returns across the respective axial air gap be accelerated. On the one hand, it is a temporal one Delay when switching or switching connected. To the others experience a hard, annoying impact noise, which depends on the nature of the friction surfaces and the Size of the air gap is dependent. However, one can Do not reduce the air gaps arbitrarily, mainly because of thermal expansion of the brake components and also due to axial external forces a more or less strong one Grinding the friction surfaces on the rotor, on the armature disk and can occur on the brake magnet part.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Kupp lungsbremskombination der eingangs genannten Art zu schaf fen, bei der axiale Luftspalte zwischen der Ankerscheibe und deren Reibpartnern entfallen, um hohe Taktfrequenzen verzögerungsfrei und geräuscharm bewältigen zu können.The invention is based on the object, a dome lung brake combination of the type mentioned fen, with the axial air gap between the armature plate and their friction partners are omitted to high clock frequencies to be able to cope without delay and with little noise.

Diese Aufgabe wird bei einer Kupplungsbremskombination der gattungsbildenden Art nach der Erfindung durch die kenn zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This task is the case of a clutch brake combination generic type according to the invention by the kenn Drawing features of claim 1 solved.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß es die axiale Ver schieblichkeit des Rotors ermöglicht, den Rotor mit einer definierten, jedoch im Hinblick auf den Verschleiß mög lichst geringen Kraft in Anlage an der Ankerscheibe zu hal ten, solange das Kupplungsmagnetteil nicht erregt ist. Auch dann, wenn die Erregerspule des Bremsmagnetteils nicht bestromt ist, wird über die elastische, auf den Rotor in Axialrichtung wirkende Kraft die Ankerscheibe in Anlage am Bremsmagnetteil gehalten. Die Hemmung im gesamten System sorgt dafür, daß in diesem Falle eine Drehmitnahme der An kerscheibe und somit der Abtriebswelle über den Rotor nicht erfolgt. Bei Umschaltung in den Kupplungszustand kann durch progressive Auslegung der elastischen, auf den Rotor wir kenden Axialkraft ein nur geringes Abheben der Ankerscheibe vom Bremsmagnetteil über einen sehr kleinen Luftspalt hin weg realisiert werden. Außerdem ermöglicht die elastische axiale Fixierung des Rotors auf dem Antriebswellenende den Ausgleich thermischer Dehnungen oder äußerer Kräfte, ohne daß hierdurch trotz der ständigen Anlage des Rotors an der Ankerscheibe ein übermäßiger Verschleiß aufträte.It is essential for the invention that it is the axial Ver Slidability of the rotor enables the rotor with a defined, but possible with regard to wear minimum force in contact with the armature plate as long as the clutch solenoid is not energized. Also then when the excitation coil of the brake magnet part is not is energized, is on the elastic, on the rotor in Axial force acting on the armature disc in contact Brake magnet part held. The inhibition in the entire system ensures that in this case a rotary drive of the An core disc and thus the output shaft via the rotor is not he follows. When switching to the clutch state can by progressive interpretation of the elastic, on the rotor we axial force only a slight lifting of the armature plate from the brake magnet part over a very small air gap be realized away. In addition, the elastic allows axial fixation of the rotor on the drive shaft end Compensation for thermal expansions or external forces without that this despite the constant contact of the rotor on the Armature disk an excessive wear occurred.

Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Besonders hervorzuheben ist hier, daß durch entsprechende Bestromung der Erregerspulen das Kupplungsmagnetteil und das Bremsmagnetteil magnetisch so gepolt werden können, daß sich in der für beide Magnet kreise gemeinsamen, axial beweglichen Ankerscheibe Fluß richtungen der beiden abwechselnd wirkenden, also nicht ge leichzeitig erregten Magnetkreise ergeben, die einander entgegengesetzt sind. Dadurch wird beim Aufbau des einen Magnetfeldes das jeweils zuvor wirkende Magnetfeld schnel ler abgebaut als bei gleicher Flußrichtung.Advantageous design features of the invention result itself from the subclaims. Of particular note here that by appropriate energization of the excitation coils the clutch magnetic part and the brake magnetic part magnetic can be poled so that the magnet for both circles common, axially movable armature river directions of the two alternating, so not ge easily excited magnetic circuits result in each other are opposite. This will help build one Magnetic field the previous magnetic field quickly ler degraded than with the same direction of flow.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an ei nem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine Kupplungsbremskombina tion.The invention is based on the drawing to egg NEM embodiment explained in more detail. The drawing shows a longitudinal section through a clutch brake combination tion.

Die in der Zeichnung wiedergegebene Kupplungsbremskombina tion hat eine Antriebsseite, die links dargestellt ist, entsprechend befindet sich die Abtriebsseite der Kupplungs bremskombination auf der rechten Seite der Darstellung.The clutch brake combination shown in the drawing tion has a drive side, which is shown on the left, the output side of the clutch is located accordingly brake combination on the right side of the illustration.

An der Antriebsseite erkennt man eine Antriebswelle 1, auf der ein Antriebsrad 2 angeordnet ist und die durch ein Kupplungsmagnetteil 3, welches im wesentlichen koaxial mit der Antriebswelle 1 ist, hindurchtritt. Das Kupplungsmag netteil 3 hat eine koaxial angeordnete Erregerspule 4, die entsprechend zwischen einem ringförmigen Innenpol 20 und einem ringförmigen Außenpol 21 angeordnet ist. Über eine Drehmomentenstütze 5 ist das Magnetteil 3 drehfest gehal ten.On the drive side, a drive shaft 1 can be seen, on which a drive wheel 2 is arranged and which passes through a coupling magnet part 3 , which is essentially coaxial with the drive shaft 1 . The clutch mag net part 3 has a coaxially arranged excitation coil 4 , which is arranged accordingly between an annular inner pole 20 and an annular outer pole 21 . Via a torque arm 5 , the magnetic part 3 is held in a rotationally fixed manner.

Auf dem Antriebswellenende 6 im Inneren der Kupplungsbrems kombination ist ein Rotor 7 angeordnet, der in radialer Richtung die Stirnseite des Magnetteils 3 mit einem axialen Luftspalt überdeckt. Weiter hat der Rotor 7 einen axial vorstehenden Kragen 24, der in axialer Richtung den Außen pol 21 des Bremsmagnetteils 3 übergreift. Zwischen diesem Kragen 24 und dem Außenpol 21 des Bremsmagnetteils 3 ist ein geringerer Luftspalt vorgesehen, damit der magnetische Fluß gezwungen wird, vornehmlich in Radialrichtung vom Au ßenpol 21 des Kupplungsmagnetteils 3 in den Kragen 24 des Rotors 7 überzutreten, entsprechend besteht der Rotor 7 aus einem ferromagnetischen Material, insbesondere aus Stahl. Im Bereich seiner Nabe ist mittels einer achsparallelen Verzahnung 8 der Rotor 7 drehfest, jedoch axial verschieb lich mit dem Antriebswellenende 6 verbunden.On the drive shaft end 6 inside the clutch brake combination, a rotor 7 is arranged, which covers the end face of the magnetic part 3 in the radial direction with an axial air gap. Furthermore, the rotor 7 has an axially projecting collar 24 which overlaps the outer pole 21 of the brake magnet part 3 in the axial direction. Between this collar 24 and the outer pole 21 of the brake magnet part 3 a smaller air gap is provided so that the magnetic flux is forced to primarily in the radial direction ßenpol from Au 21 of the coupling magnetic member 3 into the collar 24 of the rotor 7 convert, accordingly, the rotor 7 of a ferromagnetic material, especially steel. In the region of its hub, the rotor 7 is connected in a rotationally fixed but axially displaceable manner to the drive shaft end 6 by means of an axially parallel toothing 8 .

An der Abtriebsseite weist die Kupplungsbremskombination eine herausgeführte Abtriebswelle 9 auf, auf der ein Ab triebsrad 10 sitzt. Im Inneren der Kupplungsbremskombinati on tritt die Abtriebswelle 9 durch ein Bremsmagnetteil 11 hindurch, welches koaxial mit der Abtriebswelle 9 liegt und im Prinzip ähnlich wie das Kupplungsmagnetteil 3 aufgebaut ist, allerdings in spiegelbildlicher Anordnung dazu. So hat das Bremsmagnetteil 11 eine eigene Erregerspule 12, und es ist ebenfalls mittels einer Drehmomentenstütze 13 drehfest gehalten.On the output side, the clutch / brake combination has an output shaft 9 , on which an output gear 10 is seated. Inside the clutch brake combination, the output shaft 9 passes through a brake magnet part 11 , which is coaxial with the output shaft 9 and is constructed in principle similar to the clutch magnet part 3 , but in a mirror-image arrangement. The brake magnet part 11 has its own excitation coil 12 , and it is also held in a rotationally fixed manner by means of a torque support 13 .

Auf dem inneren Abtriebswellenende 14 ist eine Ankerscheibe 15 angeordnet, die in radialer Richtung die Stirnseite des Bremsmagnetteils 11 überdeckt. Das Bremsmagnetteil 11 hat gleichfalls einen ringförmigen Innenpol 22 und einen ring förmigen Außenpol 23, an dessen Polflächen die Ankerscheibe 15 zur Anlage gebracht werden kann. Bei erregtem Bremsmag netteil 11 schließt sich dessen magnetischer Kreis unmit telbar vom Innenpol 22 und vom Außenpol 23 aus in axialer Richtung über die Ankerscheibe 15. Auf dem Abtriebswel lenende 14 ist die Ankerscheibe 15 drehfest und axial verschieblich angeordnet, dazu ist gleichfalls zwischen der Nabe der Ankerscheibe 15 und dem Antriebswellenende 14 eine achsparallele Verzahnung 16 vorgesehen.An armature disk 15 is arranged on the inner output shaft end 14 and covers the end face of the brake magnet part 11 in the radial direction. The brake magnet part 11 also has an annular inner pole 22 and an annular outer pole 23 , on the pole faces of which the armature disk 15 can be brought into contact. When the Bremsmag netteil 11 is energized, its magnetic circuit closes immediately from the inner pole 22 and from the outer pole 23 in the axial direction via the armature disk 15 . On the Abtriebswel lenende 14 , the armature plate 15 is rotatably and axially displaceably, for this purpose an axially parallel toothing 16 is also provided between the hub of the armature plate 15 and the drive shaft end 14 .

Im Bremszustand der Abtriebswelle 9 wird das Bremsmagnet teil 11 über dessen Erregerspule 12 erregt, entsprechend kommt die Ankerscheibe 15 im Bereich der Pole 22 und 23 mit dem Bremsmagnetteil 11 in reibschlüssigen Kontakt, wozu an der Stirnseite des Bremsmagnetteils 11 Reibbeläge 17 vorge sehen sind. Hierbei befindet sich der axial verschiebliche Rotor 7 in leichter Anlage an der vom Bremsmagnetteil 11 abliegenden Seite der Ankerscheibe 15, so daß zwischen der Ankerscheibe 15 und dem Rotor 7 ein axialer Luftspalt nicht besteht. Denn der Rotor 7 wird von einer Druckfeder 19 an seiner von der Ankerscheibe 15 abgewandten Seite in axialer Richtung beaufschlagt, diese Druckfeder 19 stützt sich an dererseits an der Antriebswelle 1 ab. Die Kraft der Feder 19 ist so bemessen, daß der Rotor 7 mit seiner Anlageseite nahezu verschleißfrei über die Ankerscheibe 15 hinwegglei ten kann.In the braking state of the output shaft 9 , the brake magnet part 11 is excited via its excitation coil 12 , accordingly, the armature disc 15 comes in the area of the poles 22 and 23 with the brake magnet part 11 in frictional contact, for which purpose 11 friction linings 17 are seen on the front side of the brake magnet part. Here, the axially displaceable rotor 7 is in light contact on the side of the armature disk 15 remote from the brake magnet part 11 , so that there is no axial air gap between the armature disk 15 and the rotor 7 . Because the rotor 7 is acted upon in the axial direction by a compression spring 19 on its side facing away from the armature disk 15 , this compression spring 19 is supported on the other hand on the drive shaft 1 . The force of the spring 19 is dimensioned such that the rotor 7 with its abutment side can wear over the armature disk 15 almost without wear.

Wird bei umgekehrter Schaltung bei entregtem Bremsmagnet teil 11 über die betreffende Erregerspule 4 das Kupplungs magnetteil 3 erregt, kommt die Ankerscheibe 15 vom Brems magnetteil 11 frei und baut einen reibschlüssigen Kontakt mit dem Rotor 7 auf, der durch Reibbeläge 18 an der Stirn seite des Rotors 7 begünstigt wird. Hierbei gibt der Rotor 7 entgegen der Kraft der Druckfeder 19 in axialer Richtung etwas nach, zum einen kann hier zur Begrenzung des axialen Luftspaltes zwischen der Ankerscheibe 15 und dem Bremsmagnetteil 11 der axiale Verschiebeweg des Rotors 7 begrenzt oder die Kennlinie der Druckfeder 9 progressiv ausgeführt sein. Die Drehmomentenübertragung zwischen der Ankerscheibe 15 und dem Rotor 7 erfolgt aufgrund der magnetischen Haf tung zwischen diesen beiden Teilen. Denn der Magnetfluß bei erregtem Kupplungsmagnetteil 3 tritt im wesentlichen in axialer Richtung vom Kragen 24 des Rotors 7 in die Anker scheibe 15 über. Dies wird durch Aussparungen 25 im radial verlaufenden Abschnitt des Rotors 7 erzwungen, die den mag netischen Widerstand in Radialrichtung des Rotors erhöhen. Der Verschiebeweg des Rotors 7 ist so gewählt, daß eine Kollision mit dem Abtriebswellenende 14 ausgeschlossen ist, welches dem Antriebswellenende 6 unmittelbar Stirnseite an Stirnseite in koaxialer Richtung gegenüberliegt.If the reverse circuit with de-energized brake magnet part 11 via the excitation coil 4 in question, the clutch magnet part 3 is energized, the armature disc 15 is released from the brake magnet part 11 and builds a frictional contact with the rotor 7 , the friction linings 18 on the front side of the rotor 7 is favored. Here, the rotor 7 yields slightly against the force of the compression spring 19 in the axial direction. On the one hand, to limit the axial air gap between the armature disk 15 and the brake magnet part 11, the axial displacement path of the rotor 7 can be limited or the characteristic curve of the compression spring 9 can be made progressively , The torque transmission between the armature plate 15 and the rotor 7 takes place due to the magnetic adhesion between these two parts. Because the magnetic flux when the clutch magnetic part 3 is energized essentially in the axial direction from the collar 24 of the rotor 7 into the armature disk 15 . This is enforced by recesses 25 in the radially extending section of the rotor 7 , which increase the magnetic resistance in the radial direction of the rotor. The displacement path of the rotor 7 is selected so that a collision with the output shaft end 14 is excluded, which is directly opposite the drive shaft end 6 face to face in the coaxial direction.

Eine bevorzugte Einbaulage der Kupplungsbremskombination ist die Vertikallage, bei der sich die Abtriebsseite, also das Abtriebsrad 10 auf der Abtriebswelle 9, oben befindet. Hierbei wählt man die Kraft der Druckfeder 19 so, daß das Gewicht von Rotor 7 und Ankerscheibe 15 geringfügig über kompensiert ist, so daß ohne die Magnetkräfte der Rotor 7 und die Ankerscheibe 15 sozusagen in einem Schwebezustand gehalten werden, in dem die Ankerscheibe 15 sich auf dem Rotor 7 in Axialrichtung abstützend am Bremsmagnetteil 11 mit geringer Kraft anliegend gehalten wird.A preferred installation position of the clutch / brake combination is the vertical position, in which the driven side, that is to say the driven wheel 10 on the driven shaft 9 , is at the top. Here, one selects the force of the compression spring 19 so that the weight of the rotor 7 and the armature disk 15 is slightly compensated for, so that without the magnetic forces the rotor 7 and the armature disk 15 are kept in a floating state, so to speak, in which the armature disk 15 is on the rotor 7 is supported in a supporting manner in the axial direction on the brake magnet part 11 with little force.

Claims

1. clutch brake combination with a drive side, on which a drive shaft ( 1 ) passes through a fixed coupling magnet part ( 3 ) and on the drive shaft end ( 6 ) a rotor ( 7 ) is arranged in a rotationally fixed manner, at least in the radial direction the clutch magnet ( 3 ) including an axial air gap over covers, and also with an output side on which an output shaft ( 9 ) passes through a fixed brake magnet part ( 11 ) and on the end of the drive shaft coaxially opposite output shaft end ( 14 ) an armature disk ( 15 ) rotatably and is axially loosely arranged, which covers the brake magnet part ( 11 ) on the end face in the radial direction, so that when the brake magnet part ( 11 ) is energized, the armature disk ( 15 ), which is frictionally tightened, is blocked and when the clutch magnet part ( 3 ) is energized, in the direction thereof axially tightened armature disk ( 15 ) by means of a frictional engagement with the rotor ( 7 ) is coupled, characterized in that the rotor ( 7 ) on the drive shaft end ( 6 ) is arranged axially loosely and by means of an axially acting force in elastic, sliding contact with the armature disk ( 15 ) and this is held against the brake magnet part ( 11 ), as long as the clutch magnetic part ( 3 ) is not excited.

2. Clutch brake combination according to claim 1, characterized in that the force acting on the rotor ( 7 ) from a me mechanical compression spring ( 19 ) is applied coaxially on the drive shaft ( 1 ) on the side of the armature plate ( 15 ) remote from the Rotor ( 7 ) is arranged and so abge is supported on this as well as on the drive shaft ( 1 ).

3. Clutch brake combination according to claim 2, characterized in that the compression spring ( 19 ) is a wave spring.

4. Clutch brake combination according to claim 2 or 3, characterized in that in the vertical installation position with the driven side up, the force of the compression spring ( 19 ) is dimensioned so that the weight of the rotor ( 7 ) and armature plate ( 15 ) is slightly overcompensated.

5. A clutch brake combination according to any one of claims 1-4, characterized in that the clutch magnet part ( 3 ) and the brake magnet part ( 11 ) are magnetically polarized by appropriate energization such that in the for the magnetic circuit of the magnetic parts ( 3 , 11th ) common armature disk ( 15 ) the magnetic flux generated by the clutch magnetic part ( 3 ) is directed opposite to that generated by the brake magnetic part ( 11 ).