DE1136545B

DE1136545B - Electromagnetically released spring-pressure brake, preferably for an electric motor

Info

Publication number: DE1136545B
Application number: DEH40344A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Siegfried Steinhilber
Original assignee: HIMMELWERK AG
Current assignee: HIMMELWERK AG
Priority date: 1960-09-03
Filing date: 1960-09-03
Publication date: 1962-09-13

Description

Elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse, vorzugsweise für einen Elektromotor Elektromotoren mit Bremsvorrichtungen sind schon m großer Zahl und in verschiedenen Ausführungen bekannt. Bei der als Verschiebeankerbremsmotor bekannten Ausführung sind Ständer- und Läuferpaket konisch ausgebildet. Eine auf dem in Achsrichtung verschiebbaren Läufer angeordnete Bremsfeder drückt dabei eine häufig konisch ausgebildete Bremsscheibe gegen eine Bremshaube oder gegen ein Lagerschild und bringt damit den Motor zum Stillstand. Die Lösung der Bremse beim Einschalten des Motors geschieht durch den, am konischen Läufer auftretenden magnetischen Axialzug des Ständerdrehfeldes, welcher der Bremsfeder entgegenwirkt. Das maximal mögliche Bremsmoment ist dabei durch die Forderung begrenzt, daß die Druckkraft der Bremsfeder kleiner ist als der Axialzug des Ständerdrehfeldes.Electromagnetically releasable spring pressure brake, preferably for one Electric motor Electric motors with braking devices are already in large numbers and known in various designs. In the one known as a sliding armature brake motor The stator and rotor packs are conical in design. One on the in the axial direction displaceable rotor arranged brake spring presses an often conical shape Brake disc against a brake hood or against a bearing plate and thus brings the Engine to a standstill. The brake is released when the motor is switched on due to the magnetic axial pull of the stator rotating field occurring on the conical rotor, which counteracts the brake spring. The maximum possible braking torque is included limited by the requirement that the compressive force of the brake spring is less than the axial pull of the stator rotating field.

Bei anderen bekannten Ausführungen mit nicht verschiebbarem Läufer ist das Ständerpaket in axialer Richtung breiter ausgeführt als das einseitig in diesem angeordnete Läuferpaket. Dabei sind ein oder mehrere bewegliche Glieder, die bei Herstellung des magnetischen Schlusses gegenüber dem Ständer eine radiale Verstellbewegung ausführen, als Kipp- oder Winkelhebel ausgebildet. Diese untergreifen mit ihrem einen Schenkel den Wickelkopf, legen sich bei eingeschaltetem Motor mit dem ringsegmentartig verbreiterten Ende an den überstehenden Teil der Ständerbohrung an und lösen dabei gleichzeitig die durch den anderen Schenkel betätigte, oft außerhalb des Lagerschildes angeordnete, federbetätigte Außen- oder Innenbackenbremse. Auch hier ist die Begrenzung des meist verhältnismäßig niedrigen Bremsmoments durch die Höhe des magnetischen Zuges bestimmt. Sehr nachteilig in der Herstellung und im Materialaufwand sind die verschiedenen Paketbreiten in Ständer und Läufer.In other known designs with a non-displaceable runner the stator core is made wider in the axial direction than the one on one side in this arranged rotor package. One or more movable links are which is a radial when producing the magnetic circuit with respect to the stator Perform adjustment movement, designed as a rocker arm or angle lever. These reach under with one leg of the winding head, lie with the motor on the end widened like a ring segment to the protruding part of the stator bore and at the same time release the one actuated by the other leg, often outside the end shield arranged, spring-actuated external or internal shoe brake. Even here is the limitation of the mostly relatively low braking torque by the Determines the amount of magnetic pull. Very disadvantageous in manufacture and in Material costs are the different package widths in the stand and runner.

Weiterhin ist es bekannt, Elektromotoren mit elektromagnetisch lüftbaren Federdruckbremsen zu versehen. Grundsätzlich kann dabei die Größe dieser Bremsen von der Motorleistung unabhängig frei gewählt werden. Derartige Bremsen sind entweder als getrennte Baueinheit außen an dem Motor angebracht oder auch innerhalb eines Lagerschilds angeordnet. Bei einer bekannten Bremse der letzteren Art ist an einem Lagerschild ein zylindrischer Flansch befestigt, der den Bremslüftmagneten und eine auf ihm axial verschiebbare, unverdrehbare Bremsscheibe trägt, die durch eine sich am Lüftmagneten abstützende Bremsdruckfeder bei nicht erregtem Magnetkörper gegen die mit der abzubremsenden Welle verbundene Bremsscheibe gedrückt wird. Bei allen bisher bekanntgewordenen Bremsen muß also die Zugkraft des die Bremse lüftenden Elektromagneten größer sein als die Druckkraft der Bremsfedern. Soweit für Wechselstrommotoren diese Bremsen, speziell bei außen angebauten Federdruckbremsen häufig mit Gleichstrom betrieben werden, sind sie durch den zusätzlichen notwendigen Gleichrichter räumlich aufwendig und teuer.It is also known to have electromagnetically ventilated electric motors To provide spring-loaded brakes. Basically, the size of these brakes can be can be freely selected independently of the engine power. Such brakes are either attached as a separate structural unit on the outside of the engine or within a Arranged bearing shield. In a known brake of the latter type is on one A cylindrical flange is attached to the end shield, which holds the brake release magnet and a on it axially displaceable, non-rotatable brake disc carries through a Brake pressure spring supporting the release magnet when the magnet body is not excited the brake disc connected to the shaft to be braked is pressed. At all Brakes that have become known so far must therefore be the tractive force of the brake releasing Electromagnets must be greater than the compressive force of the brake springs. So much for AC motors these brakes, especially with externally mounted spring-applied brakes, often use direct current are operated, they are spatially due to the additional necessary rectifier complex and expensive.

Auch wurden, vor allem bei Schleudermotoren, bereits Ausführungen von selbsttätig wirkenden Bremsen bekannt, bei denen ein verschiebbar auf der Welle oder auf einer Zwischenbüchse angeordnetes Läuferpaket, dessen unterer Kurzschlußring mit einem Bremsbelag versehen ist, über als geschlossenes oder offenes Schraubengetriebe wirkende Bauteile gegen ein als Bremsgegenfläche ausgebildetes Lagerschild gepreßt wird. Derartige Bremsen sind jedoch nur bei senkrecht stehender Welle verwendbar, da das Eingreifen der Bremse durch das Gewicht des an der Bremsgegenfläche anliegenden Läufers eingeleitet wird. Zusätzliche Voraussetzung für einwandfreie Wirkung dieser Bremsen ist, daß beim Auslaufen der angetriebenen Maschine kein nennenswertes Gegenmoment auftritt.There have also already been versions, especially for centrifugal motors known from self-acting brakes, in which a slidable on the shaft or rotor core arranged on an intermediate sleeve, its lower short-circuit ring is provided with a brake pad, over as a closed or open screw gear acting components pressed against a bearing plate designed as a braking counter surface will. Such brakes can only be used when the shaft is vertical, because the engagement of the brake is caused by the weight of the brake counter-surface Runner is initiated. Additional requirement for this to work properly Braking is that when the driven machine coasts down, there is no significant counter-torque occurs.

Aufgabe der Erfindung ist, eine einfache und billige elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse, vorzugsweise für einen Elektromotor, so auszubilden, daß die Höhe des Bremsmoments von dem Motordrehmoment unabhängig ist, wobei das Gegenmoment der angetriebenen Maschine kleiner ist als das Bremsmoment, und die Welle des Motors waagerecht oder auch beliebig geneigt liegen kann.The object of the invention is to provide a simple and cheap electromagnetic releasable spring pressure brake, preferably for an electric motor, to be designed in such a way that that the level of the braking torque is independent of the engine torque, the Counter torque of the driven machine is smaller than the braking torque, and the Shaft of the motor can lie horizontally or at any incline.

Ausgehend von einer elektromagnetisch lüftbaren Federdruckbremse, vorzugsweise für einen Elektromotor, an dessen einem Lagerschild ein zylindrischer Ringflansch befestigt ist, der den Bremslüftmagneten und eine auf ihm axial verschiebbare Bremsscheibe trägt, die durch eine sich am Luftmagneten abstützende Druckfeder bei nicht erregtem Magnetkörper gegen die mit der abzubremsenden Welle verbundene Bremsscheibe gedrückt wird, wird erfindungsgemäß diese Bremse so ausgebildet, daß zwischen der Bremsscheibe und dem zylindrischen Ringflansch eine, auf letzterem axial begrenzt verschiebbare Büchse angeordnet ist, in deren keilförmige Aussparungen in dem zylindrischen Ringflansch befestigte radiale Stifte greifen, und daß sich in Ausnehmungen an Schultern der Büchse und der Bremsscheibe eine weiters als Druck- und Drehfeder ausgebildete Bremsfeder abstützt: Der Bremsdruck ist, wie an sich bekannt, mittels einer nachstellbaren Schulter einstellbar. In ebenfalls bekannter Weise ist die Bremsscheibe gleichzeitig als Ventilator ausgebildet. In weiterer Ausgestaltung ist der Steigungswinkel beider Schenkel der keilförmigen Aussparungen an der zwischen der Bremsscheibe und dem zylindrischen Ringflansch angeordneten und auf letzterem axial begrenzt verschiebbaren Büchse kleiner als der reduzierte Reibungswinkel der Bremsflächen, so daß Selbsthemmung auftrittt. Die Bremse kann dabei als Scheiben- oder Kegelreibungsbremse ausgebildet sein.Based on an electromagnetically released spring pressure brake, preferably for an electric motor, one of which has a cylindrical end shield Ring flange is attached to the brake release magnet and an axially displaceable on it Brake disc carries, which is supported by a on the air magnet When the magnet body is not excited, compression spring against the shaft to be braked connected brake disc is pressed, according to the invention this brake is designed so that between the brake disc and the cylindrical annular flange one, on the latter axially displaceable sleeve is arranged to a limited extent, in the wedge-shaped recesses in the cylindrical ring flange fastened radial pins grip, and that in recesses on the shoulders of the liner and the brake disc a further than pressure and torsion spring formed brake spring supports: The brake pressure is, as in itself known, adjustable by means of an adjustable shoulder. In also known Way, the brake disc is also designed as a fan. In further Design is the angle of inclination of both legs of the wedge-shaped recesses on the one arranged between the brake disc and the cylindrical annular flange and on the latter, axially displaceable to a limited extent, the bushing is smaller than the reduced one Friction angle of the braking surfaces, so that self-locking occurs. The brake can be designed as a disc or cone friction brake.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown.

Abb. 1 zeigt einen Schnitt durch die Bremse, Abb. 2 eine Ansicht der Büchse.Fig. 1 shows a section through the brake, Fig. 2 shows a view of the Rifle.

Mit 1 ist ein Elektromotor, mit 2 dessen gegenantriebsseitiges Lagerschild, mit 3 ein daran angegossener oder angeschraubter zylindrischer Ringflansch bezeichnet. 4 ist ein Elektromagnet, 5 eine schwache Druckfeder, welche die Bremsscheibe 6 mit deren Reibbelag 7 gegen den hier als Bremsscheibe ausgebildeten Ventilator 8 leicht andrückt. Der Ventilator 8 ist auf der Motorwelle 9 befestigt. Die eigentliche als Druck- und Drehfeder ausgebildete Bremsfeder 10 liegt in einem Ringraum 11 zwischen der Bremsscheibe 6 und einer Büchse 12, und stützt sich an Schultern 13, 14 der Bremsscheibe 6 und der Büchse 12 ab. Die in axialer Richtung umgebogenen freien Enden der Bremsfeder 10 stecken in einer Aussparung 15 der Bremsscheibe 6 bzw. in einer Aussparung 16 der Schulter 14 der Büchse 12. Die Schulter 14 der Büchse 12 liegt bei laufendem Motor an einem Sprengring 17 an, der in der Bremsscheibe 6 sitzt. Der Ringflansch 3 trägt einen weiteren als Begrenzungsanschlag dienenden Sprengring 18, sowie einen oder mehrere Stifte 19, welche in keilförmige Aussparungen 20 der Büchse 12 greifen.With 1 is an electric motor, with 2 its counter drive-side bearing shield, with 3 denotes a cast or screwed cylindrical annular flange. 4 is an electromagnet, 5 a weak compression spring, which the brake disc 6 with their friction lining 7 easily against the fan 8, which is designed here as a brake disc presses. The fan 8 is attached to the motor shaft 9. The real as Brake spring 10, formed by compression and torsion spring, lies in an annular space 11 between the brake disc 6 and a sleeve 12, and is supported on shoulders 13, 14 of the Brake disc 6 and the sleeve 12. The free bent in the axial direction Ends of the brake spring 10 are inserted in a recess 15 of the brake disc 6 or in a recess 16 of the shoulder 14 of the sleeve 12. The shoulder 14 of the sleeve 12 When the engine is running, it rests against a snap ring 17, which is seated in the brake disc 6. The annular flange 3 carries a further snap ring serving as a limit stop 18, as well as one or more pins 19, which in wedge-shaped recesses 20 of the Grab sleeve 12.

Die Wirkungsweise ist folgende: Die Abb. 1 der Zeichnung zeigt die Bremse in gelüftetem Zustand. Dabei hat der Elektromagnet 4 die Bremsscheibe 6, die Federn 5 und 10 sowie die Büchse 12 angezogen und damit die Bremse gelöst. Der Stift 19 im Ring- ; flansch 3 liegt an einem der Schenkel der Aussparungen 20 ohne Druck an. Mit dem Abschalten des Motors und des Elektromagneten schiebt die Druckfeder 5 die Bremsscheibe 6 mit der Feder 10 und der Büchse 12 gegen die Bremsscheibe B. Infolge Reibung t wird die Bremsscheibe 6 um einen gewissen Winkel mitgedreht. Über die als Drehfeder wirkende Druckfeder 10 wird auch die Büchse 12 mit verdreht. Dabei legt sich ein Schenkel der keilförmigen Aussparungen 20 unter Druck an den Stift 19 an, wodurch die E Büchse 12 etwas nach rechts verschoben wird, wobei sich die Schulter 14 von dem Sprengring 17 löst und die Feder 10 zusammengedrückt- wird. Dadurch steigert sich der Anpreßdruck, der wiederum löst eine weitere Verdrehung und Verschiebung und damit eine nochmalige Steigerung des Anpreßdrucks aus. Dies wiederholt sich so lange, bis die Büchse 12 an dem Sprengring 18 anliegt, wodurch trotz Selbsthemmung ein endlich begrenztes Bremsmoment erzielt wird. Bei Stillstand des Motors löst die in der Feder 10 gespeicherte Drehenergie und der an den keilförmigen Aussparungen 20 zurückgleitende Stift 19 die Bremse so weit, bis nur noch die geringe Belastung durch die Feder 5 wirksam bleibt. Diese wird beim Wiedereinschalten des Motors durch die Zugkraft des Magneten 4 überwunden.The mode of operation is as follows: Fig. 1 of the drawing shows the Brake in the released state. The electromagnet 4 has the brake disc 6, the springs 5 and 10 and the sleeve 12 tightened and thus released the brake. Of the Pin 19 in the ring; flange 3 lies on one of the legs of the recesses 20 without Pressure on. When the motor and the electromagnet are switched off, the compression spring pushes 5 the brake disc 6 with the spring 10 and the sleeve 12 against the brake disc B. As a result of friction t, the brake disc 6 is rotated by a certain angle. Above acting as a torsion spring compression spring 10 is also rotated the sleeve 12 with. Included one leg of the wedge-shaped recesses 20 lies against the pin under pressure 19, whereby the E sleeve 12 is shifted slightly to the right, with the Shoulder 14 is released from the snap ring 17 and the spring 10 is compressed. This increases the contact pressure, which in turn releases a further twist and displacement and thus a further increase in the contact pressure. this is repeated until the sleeve 12 rests against the snap ring 18, whereby A finite limited braking torque is achieved despite self-locking. At a standstill of the motor releases the rotational energy stored in the spring 10 and that of the wedge-shaped Recesses 20 sliding back pin 19 the brake until only the small one Load by the spring 5 remains effective. This is activated when the Motor overcome by the pulling force of the magnet 4.

Die insbesondere mehrphasig gewickelte Spule des Magneten 4 kann mit der Motorwicklung in Reihe geschaltet oder getrennt mit dem Netz verbunden sein. Im letzteren Fall ist es möglich, den Motor wahlweise mit oder ohne Bremse abzuschalten. Es liegt auf der Hand, daß die vorstehend beschriebene Bremse nicht nur bei Elektromotoren, sondern auch bei Antriebsmaschinen anderer Art verwendbar ist, z. B. bei Getriebemotoren, Druckluftmotoren, hydraulischen Antrieben mit rotierender Achse, Verbrennungsmotoren und Turbinen aller Art. Auch bei Arbeitsmaschinen wie Drehbänken, Druckbänken, Zentrifugen od. dgl., bei welchen rotierende Schwungmassen in kurzer Zeit abgebremst werden sollen, lassen sich derartige Bremsen anwenden, denn letztlich ist es bedeutungslos, ob die Antriebsmaschine oder die Arbeitsmaschine an geeigneter Stelle abgebremst wird.The particular multi-phase wound coil of the magnet 4 can with the motor winding connected in series or separately connected to the mains. In the latter case it is possible to switch off the motor either with or without a brake. It is obvious that the brake described above is not only used for electric motors, but can also be used in prime movers of other types, e.g. B. with gear motors, Air motors, hydraulic drives with rotating axes, internal combustion engines and turbines of all kinds. Also for work machines such as lathes, pressure benches, centrifuges or the like, in which rotating centrifugal masses are braked in a short time such brakes can be used, because ultimately it is meaningless whether the drive machine or the driven machine is braked at a suitable point will.

Ein Hauptvorteil der vorstehend beschriebenen Bremse besteht darin, däß die Bremsung auch bei einer starken Bremsfeder besonders weich einsetzt, da das hohe endgültige Bremsmoment erst mit fortschreitender Bremsung erreicht wird. Weitere, wesentliche Vorteile sind die, von der Höhe des Bremsmoments unabhängige, schwache und kleine Magnetspule, sowie einfache, billige und raumsparende Bauteile für die Bremse.A main advantage of the brake described above is that That the braking starts particularly softly even with a strong brake spring, because the high final braking torque is only reached as the braking progresses. Further, essential advantages are that, regardless of the level of the braking torque, weak and small solenoid, as well as simple, cheap and space-saving components for the brake.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electromagnetically airable spring pressure brake, preferably for an electric motor with a cylindrical ring flange on one end shield is attached to the brake release magnet and one on it. axially movable brake disc carries, which is supported by a compression spring on the air magnet when not energized Magnet body pressed against the brake disc connected to the shaft to be braked is, characterized in that between the brake disc (6) and the cylindrical Annular flange (3) arranged on the latter axially displaceable to a limited extent (12) is, in the wedge-shaped recesses (20) in the cylindrical annular flange (3) attached radial pins (19) grip, and that in recesses on shoulders (14,13) of the sleeve (12) and the brake disc (6) another as a compression and torsion spring trained brake spring (10) is supported.

2. Spring-applied brake according to claim 1, characterized characterized in that the brake pressure in a known manner by means of an adjustable Shoulder (13) is adjustable.

3. Spring-applied brake according to claim 1 and 2; through this marked that the brake disc in a manner known per se is designed as a fan at the same time.

4. spring pressure brake according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of both legs of the wedge-shaped Recesses (20) on the sleeve (12) is smaller than the reduced angle of friction the braking surfaces. Publications considered: German Patent Specifications No. 687 645, 679 076.