-
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Federdruckbremse oder -kupplung mit einer – relativ zu einer Bremsen- oder Kupplungsdrehachse – axial verlagerbaren Brems- oder Kupplungsscheibe, die drehschlüssig mit einem Bremsen- oder Kupplungsteil verbunden ist.
-
Einer derartige elektromagnetische Federdruckbremse oder -kupplung ist allgemein bekannt. Die bekannte Bremse oder Kupplung weist einen mit einer elektromagnetischen Spule versehenen Spulenkörper mit einer axial verlagerbaren Ankerscheibe auf. Auf die Ankerscheibe wirken mehrere, über den Umfang der Ankerscheibe verteilt angeordnete Schraubendruckfedern, um die Ankerscheibe gegen eine ebenfalls begrenzt axial verlagerbare Brems- oder Kupplungsscheibe zu pressen. Ein axial fester Brems- oder Kupplungsflansch begrenzt die axiale Beweglichkeit der Brems- oder Kupplungsscheibe, wobei eine durch die Schraubendruckfedern bewirkte Axialverlagerung der Ankerscheibe dazu führt, dass die Ankerscheibe die Brems- oder Kupplungsscheibe gegen den Brems- oder Kupplungsflansch presst und so die gewünschte Bremswirkung oder Drehmomentübertragung erzielt. Die bekannte Federdruckbremse oder -kupplung weist eine im Funktionszustand etwa horizontale Bremsen- oder Kupplungsdrehachse auf.
-
Die deutsche Patentschrift
DE 100 20 504 B4 beschreibt eine elektromagnetische Federdruckbremse mit einer in Achsrichtung verlagerbaren Bremsscheibe, welche zwischen einer Ankerscheibe und einem Bremsflansch angeordnet und drehschlüssig mit einer Mitnehmereinrichtung verbunden ist. Die Mitnehmereinrichtung überträgt die Drehkraft der Welle auf die Bremsscheibe und weist eine senkrecht zur Drehachse der Welle erstreckte Schulter auf. Zwischen der Schulter und der Bremsscheibe ist ein federelastisches Element angeordnet, das die Bremsscheibe von der Ankerscheibe beabstandet.
-
In der deutschen Patentschrift
DE 101 19 643 C2 wird eine elektromagnetische Federdruckbremse oder -kupplung mit einer Antriebswelle mit einem Kupplungsmagnetteil und einer Abtriebswelle mit einem Bremsmagnetteil beschrieben. An einer dem Bremsmagnetteil zugewandten Seite der Antriebswelle ist ein Rotor drehfest und axial lose mit der Antriebswelle verbunden. Zwischen dem Kupplungsmagnetteil und dem Rotor ist ein Luftspalt vorgesehen. Auf einer der Antriebswelle zugewandten Seite der Abtriebswelle ist eine Ankerscheibe drehfest und axial lose mit der Abtriebswelle verbunden. Bei Erregung des Kupplungsmagnetteils ist die Ankerscheibe reibschlüssig mit dem Rotor gekuppelt, bei Erregung des Bremsmagnetteils ist die Ankerscheibe gegen das Bremsmagnetteil angezogen und somit blockiert. Der Rotor ist mittels einer Feder, die auf der Antriebswelle angeordnet ist und in Richtung der Abtriebswelle auf den Rotor wirkt, in elastischer, gleitender Anlage mit der Ankerscheibe an dem Bremsmagnetteil anliegend gehalten, solange das Kupplungsmagnetteil nicht erregt ist.
-
Die japanische Patentanmeldung
JP H07-035 175 A zeigt eine elektromagnetische Federdruckbremse, die einen Elektromagneten aufweist, in dem eine axial wirkende Bremsfeder angeordnet ist, die auf einen axial beweglichen Eisenkern wirkt, so dass sich zwischen dem Elektromagneten und dem Eisenkern ein Luftspalt einstellt. Zudem ist der Eisenkern durch die Bremsfeder an einen axialverschieblichen Rotor gepresst, welcher auf einer dem Eisenkern entgegengesetzten Seite an eine Bremsscheibe gepresst ist. Der auf einer mit einer Welle verbundenen Nabe axial verschieblich angeordnete Rotor weist an einer dem Eisenkern abgewandten Seite eine Hülse auf, welche auf einer der Bremsscheibe zugewandten Seite einen radial auswärts orientierten Flansch aufweist, der mit dem Rotor verbunden ist und an einer dem Rotor abgewandten Seite einen radial einwärts orientierten Flansch aufweist, der eine Schulter zur Anlage an eine auf der Welle angeordnete Scheibe bildet. Zwischen der Scheibe und dem Rotor wirkt eine Feder. Die Feder und die Bremsfeder stellen den Rotor in einem Zustand, in dem die Bremse entlastet ist, in eine axiale Rotorstellung, in der sich der Rotor nicht in Anlage mit dem Eisenkern oder der Bremsscheibe befindet.
-
Die deutsche Gebrauchsmusterschrift
DE 86 24 705 U1 beschreibt eine elektromagnetische Kupplung mit automatischer Verschleißnachstellung. Die Kupplung weist eine auf Führungsbolzen axial verschiebliche Ankerscheibe auf, die zwischen einem Primär- und einem Sekundärteil angeordnet ist. Die Führungsbolzen durchdringen die Ankerscheibe durch fest mit der Ankerscheibe verpresste Buchsen. Die drehfest mit einer Antriebsseite verbundene Ankerscheibe kann durch einen Elektromagneten beaufschlagt axial verlagert werden. Auf einer einem Rotor zugewandten Seite weist die Ankerscheibe eine Reibfläche auf, mit der eine reibschlüssige Verbindung der Ankerscheibe mit dem Rotor hergestellt werden kann. Die Führungsbolzen weisen an einer dem Rotor zugewandten Seite jeweils einen Klemmring auf, der eine Feder klemmend fixiert, welche auf einer der Ankerscheibe zugewandten Seite gegen eine Magnetkraft des Elektromagneten auf die Buchse wirkt. Auf einer der Feder gegenüberliegenden Seite ist zwischen dem Primärteil und der Buchse eine Schraubendruckfeder angeordnet. Die Feder erzeugt durch eine Federkraft einen Luftspalt zwischen Ankerscheibe und Rotor. Die Schraubendruckfeder verhindert eine Vergrößerung des Luftspalts beim Ausschalten des Elektromagneten.
-
Weiterhin ist aus der US-Patentschrift
US 4 589 534 A ein Asynchronmotor mit Drehzahlregelung bekannt, bei welchem die Antriebswelle axial von zwei Seiten federbeaufschlagt ist.
-
Ferner ist aus der
WO 2010/006 871 A1 eine Verstelleinrichtung eines Verbrennungsmotors bekannt, dessen Antriebswelle von zwei axial gegenüberliegenden Rückstellfedern in einer Neutralposition gehalten ist.
-
Des Weiteren beschreibt die deutsche Patentschrift
DE 10 75 740 B einen Elektromagneten, dessen Welle in Axialrichtung von Federn gegenläufig beaufschlagt ist.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromagnetische Federdruckbremse oder -kupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei einem Einbau mit senkrecht ausgerichteter Bremsen- oder Kupplungsdrehachse eine einwandfreie Funktion ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Stützring koaxial zu der Bremsen- oder Kupplungsdrehachse an dem Bremsen- oder Kupplungsteil angeordnet ist, auf dem die Brems- oder Kupplungsscheibe bei senkrechtem Einbau der Federdruckbremse oder -kupplung aufliegt, und dass dem Stützring manuell bedienbare Stellmittel zugeordnet sind, die den Stützring zwischen einer Ruhestellung für einen waagrechten Einbau der Federdruckbremse oder -kupplung und einer Funktionsstellung für einen senkrechten Einbau der Federdruckbremse oder -kupplung verlagern. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, die Federdruckbremse oder -kupplung sowohl in horizontaler Ausrichtung als auch in vertikaler Ausrichtung zu betreiben. Der Stützring gewährleistet, dass bei vertikalem, d. h. senkrechtem Bremsen- oder Kupplungseinbau die Brems- oder Kupplungsscheibe nicht permanent auf dem axial benachbarten Bremsen- oder Kupplungsabschnitt wie insbesondere einer Ankerscheibe aufliegt. Durch den Stützring bleibt die Brems- oder Kupplungsscheibe auch bei senkrechtem Einbau zu dem benachbarten Brems- oder Kupplungsabschnitt wie insbesondere der Ankerscheibe oder einem Brems- oder Kupplungsflansch beabstandet. Bei waagrechtem Einbau wird der Stützring durch die Stellmittel in seine Ruhestellung überführt und in dieser Ruhestellung arretiert gehalten, um die freie Axialbeweglichkeit der Brems- oder Kupplungsscheibe nicht zu behindern. Die Stellmittel weisen sowohl Verstell- als auch Arretierungsfunktion für den Stützring auf. In der Funktionsstellung geben die Stellmittel den Stützring frei, so dass er insbesondere durch Federkraft in seine die Brems- oder Kupplungsscheibe im Gleichgewicht haltende Funktionsstellung beweglich ist. Die Stellmittel wirken bei der Überführung des Stützringes aus der Funktionsstellung in die Ruhestellung gegen die Federkraft, so dass eine entsprechende Federanordnung in der Ruhestellung des Stützringes vorgespannt ist und durch die Arretierfunktion der Stellmittel in dieser vorgespannten Stellung gehalten wird.
-
In bevorzugter Weise ist der Bremsen- oder Kupplungsteil eine innenliegende Bremsen- oder Kupplungsnabe, auf der die Brems- oder Kupplungsscheibe koaxial aufsitzt und mittels entsprechender Axialverzahnungen längs der Brems- oder Kupplungsnabe verschiebbar ist.
-
In Ausgestaltung der Erfindung ist der Stützring axial verlagerbar gelagert und in einer axialen Stützrichtung mit einer Federkraft beaufschlagt, die wenigstens dem Betrag der Gewichtskraft der Brems- oder Kupplungsscheibe entspricht. Dadurch kann der Stützring die Brems- oder Kupplungsscheibe bei senkrechtem Einbau der Bremse oder Kupplung tragen. Vorzugsweise ist die Federkraft derart auf den Betrag der Gewichtskraft der Brems- oder Kupplungsscheibe abgestimmt, dass die Federkraft bei senkrechtem Bremseneinbau die Brems- oder Kupplungsscheibe im Gleichgewicht hält. Die Federkraft wird durch eine Federanordnung aufgebracht, die vorzugsweise mehrere, über den Umfang des Bremsen- oder Kupplungsteiles verteilt angeordnete Schraubendruckfedern umfasst.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.
-
1 zeigt in einem Längsschnitt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Federdruckbremse,
-
2 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt der Federdruckbremse nach 1 bei senkrechtem Bremseneinbau und
-
3 den Ausschnitt der Federdruckbremse nach 2, jedoch bei waagrechtem Bremseneinbau.
-
Eine elektromagnetische Federdruckbremse 1 nach den 1 bis 3 weist eine Bremsennabe 2 auf, die in einem Bremsengehäuse 3 um eine Bremsendrehachse D drehbeweglich gelagert ist. In dem Bremsengehäuse 3 ist ein Spulenkörper 4 angeordnet, der ringförmig gestaltet ist und eine ringförmige elektromagnetische Spule 5 umschließt. Die elektromagnetische Spule 5 ist in einer zu einer axialen Stirnseite hin offenen Ringnut des Spulenkörpers 4 integriert. Benachbart zu dieser Stirnseite des Spulenkörpers 4 ist eine Ankerscheibe 6 angeordnet, die koaxial zur Bremsendrehachse D ausgerichtet ist und über entsprechende Axialführungen relativ zum Spulenkörper 4 – ebenfalls auf die Bremsendrehachse D bezogen – axial verschiebbar gelagert ist. Auf die Ankerscheibe 6 wirken mehrere über den Umfang der Ankerscheibe 6 verteilt angeordnete Schraubendruckfedern F, die in dem Spulenkörper 4 abgestützt sind. Der Spulenkörper 4 ist gemeinsam mit dem Bremsengehäuse 3 koaxial zur Bremsendrehachse D fest angeordnet. Dabei ist das Bremsengehäuse 3 in nicht näher bezeichneter Weise an ein entsprechendes Maschinengehäuse (linke Seite in 1) angeflanscht.
-
Die Bremsennabe 2 ist über einen Teilabschnitt ihres Außenumfangs mit einer axialen Außenverzahnung 10 versehen, auf der eine Bremsscheibe 7 mittels einer axialen Innenverzahnung 9 – relativ zur Bremsendrehachse D – axial verschiebbar und drehfest angeordnet ist. Die Bremsscheibe 7 weist an ihren gegenüberliegenden axialen Stirnseiten jeweils eine Reibbelaganordnung auf, von denen die eine der Ankerscheibe 6 und die andere einem Bremsflansch 8 des Bremsengehäuses 3 zugeordnet ist. Der Bremsflansch 8 schließt auf der zur Ankerscheibe 6 gegenüberliegenden axialen Stirnseite der Bremsscheibe 7 axial an die Bremsscheibe 7 an. Die Bremsscheibe 7 ist demzufolge auf der einen axialen Stirnseite durch die Ankerscheibe 6 und auf der anderen axialen Stirnseite durch den Bremsflansch 8 in ihrer axialen Beweglichkeit begrenzt.
-
Der Bremsscheibe 7 ist auf ihrer der Ankerscheibe 6 zugewandten axialen Stirnseite ein Stützring 11 zugeordnet, der auf dem Außenumfang der Bremsennabe 2 axial verschiebbar gelagert ist. Der Stützring 11 weist einen U-förmigen Querschnitt auf, wodurch eine radial nach außen abragende Ringscheibe gebildet ist, die an ihrem Außenumfang eine axial zur Bremsscheibe 7 abragende Ringschulter umfasst. Die Ringschulter des Stützringes 11 stützt die Bremsscheibe 7 gemäß 2 bei senkrechtem Einbau der Federdruckbremse 1.
-
Auf die zur Ringschulter gegenüberliegende axiale Stirnfläche des Stützringes 11 wirkt eine Federanordnung in Form einer Schraubendruckfederanordnung 12, die mehrere, über den Umfang der Bremsennabe 2 verteilt angeordnete und axial ausgerichtete Schraubendruckfedern umfasst. Die Schraubendruckfedern 12 sind gemeinsam in einem die Bremsennabe 2 koaxial umschließenden, ringförmigen Federgehäuse 13 gehalten und abgestützt. Das Federgehäuse 13 ist über einen Axialsicherungsring 14 axial gestützt, der in einer Ringnut eines Außenmantels der Bremsennabe 2 eingerastet ist. Die Ringschulter des Stützringes 11 überragt die axiale Außenverzahnung 10 der Bremsennabe 2 radial geringfügig. Die axiale Außenverzahnung 10 der Bremsennabe 2 ist auf einem Ringabschnitt der Bremsennabe 2 vorgesehen, der einstückiger Teil der Bremsennabe 2 ist und gegenüber einem benachbarten Außenmantel der Bremsennabe 2 radial nach außen abgesetzt ist. Dadurch bildet eine ringförmige Stirnfläche des abgesetzten Ringabschnittes der Bremsennabe 2 eine Anschlagschulter für den Stützring 11, so dass der Stützring 11 verliersicher zwischen dieser Anschlagschulter und den Schraubendruckfedern 12 bzw. dem Federgehäuse 13 gelagert ist.
-
Die Federkraft der Schraubendruckfedern 12 ist derart bemessen, dass der Stützring 11 die Bremsscheibe 7 bei senkrechtem Bremseneinbau (2) in stützendem Gleichgewicht hält. Dadurch wird verhindert, dass die Bremsscheibe 7 bei senkrechtem Bremseneinbau permanent auf der feststehenden Ankerscheibe 6 aufliegt und durch ihr Eigengewicht in gelüftetem Zustand der Federdruckbremse 1 Verschleißerscheinungen zwischen Bremsscheibe 7 und Ankerscheibe 6 bewirkt.
-
Um bei waagrechtem Bremseneinbau zu verhindern, dass die Bremsscheibe 7 durch den Stützring 11 permanent gegen den Bremsflansch 8 gedrückt wird, wird der Stützring 11 bei waagrechtem Bremseneinbau durch Stellmittel 15 in eine axial am Federgehäuse 13 anliegende Ruhestellung überführt (3). Die Stellmittel 15 umfassen wenigstens zwei über den Umfang der Bremsennabe 2 verteilt angeordnete Gewindebolzen 17, die in achsparallel zur Bremsendrehachse D verlaufenden Gewindebohrungen 16 der Bremsennabe 2 und insbesondere ihres radial abragenden Ringabschnittes eingeschraubt sind. Die Gewindebolzen 17 sind an einem Stirnende mit Werkzeugangriffsflächen versehen, die bei der Ausführungsform nach den 2 und 3 innenliegend ausgeführt sind. Das gegenüberliegende Stirnende des Gewindebolzens 17 weist eine Stützspitze auf, die axial gegen den Stützring 11 gepresst wird. Dem Gewindebolzen 17 ist zusätzlich noch eine Kontermutter 18 zugeordnet, die ein unbeabsichtigtes Lösen des Gewindebolzens 17 verhindert.
-
Zur Überführung des Stützringes 11 aus der Funktionsstellung gemäß 2 in die Ruhestellung nach 3 wird in einfacher Weise der Gewindebolzen 17 nach dem Lösen der Kontermutter 18 in die Gewindebohrung 16 eingeschraubt, bis die Stützspitze auf der der Kontermutter 18 gegenüberliegenden Stirnseite der Gewindebohrung 16 axial austritt. Bei einem weiteren Einschrauben des Gewindebolzens 17 kommt die Stützspitze in Anlage mit dem Stützring 11 und drückt den Stützring 11 axial gegen das Federgehäuse 13. Durch axiale Sicherung der Kontermutter 18 an dem Ringabschnitt der Bremsennabe 2 ist die Ruhestellung des Stützringes 11 arretiert. Das Außengewinde des Gewindebolzens 17 und das korrespondierende Innengewinde der Gewindebohrung 16 sind im Übrigen selbsthemmend ausgeführt, so dass die Sicherung durch die Kontermutter 18 lediglich dazu dient, bei Vibrationen im Bremsenbetrieb ein unbeabsichtigtes Lösen des Gewindebolzens 17 zu verhindern. In der in 3 dargestellten Ruhestellung des Stützringes 11 sind die Schraubendruckfedern 12 innerhalb des Federgehäuses 13 unter Vorspannung gebracht, so dass bei einem erneuten Lösen der Gewindebolzen 17 der Stützring 11 automatisch wieder durch die Federkraft der Schraubendruckfedern 12 in Richtung der Bremsscheibe 7 verschoben wird. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ist statt mehrerer Gewindebolzen ein koaxial auf einem Außengewinde der Brems- oder Kupplungsnabe aufsitzender Stellring vorgesehen, der mit einem zum Außengewinde korrespondierenden Innengewinde versehen ist und so durch Schraubbewegungen axial verstellbar ist und durch Anlage am Stützring den Stützring in seine Ruhestellung überführen kann.
-
Bei Beaufschlagung der elektromagnetischen Spule wird die Bremsscheibe 7 in Richtung der Ankerscheibe 6 gegen die Druckkraft der Federanordnung F und der Schraubendruckfedern 12 gezogen, so dass die Bremsscheibe 7 gelüftet wird.