DE3424595C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Federdruckbremse der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art. Die Bremswirkung bleibt bei Stromaus­ fall erhalten. Es liegt eine Sicherheitsbremse vor. Die Bremsleistung wird ausschließlich von Bremsfedern herbeigeführt, gegen deren Federkraft Elektromagneten die auf eine Reibscheibe einwirkenden Ankerplatten zurückziehen. Die Ankerplatten sind gegenüber der Reibscheibe unverdreh­ bar gehalten und drücken sie bei abgeschalteten Elektromagneten gegen ein ortsfestes Widerlager, wodurch das Bremsmoment entsteht.

Bei den bekannten Federdruckbremsen dieser Art (DE-OS 28 14 200) ist es bekannt, eine erste ringförmige Ankerplatte um den Kupplungsbereich zwischen der abzubremsenden Getriebewelle und der Reibscheibe anzuord­ nen und nur diese unmittelbar von ihren Bremsfedern auf die Reibscheibe einwirken zu lassen, wenn der ihr zugeordnete Elektromagnet abgeschaltet ist, der in einem dementsprechend ringförmigen Magnetgehäuse unterge­ bracht ist. Doch besitzt die Bremse auch noch eine kreisscheibenförmige dazu axial versetzt angeordnete zweite Ankerplatte, die im Ringinnenraum des ersten Magnetgehäuses angeordnet ist, wohinein ein Teilstück eines zweiten Magnetgehäuses mit einem unabhängig schaltbaren Elektromagneten eingreift. Diese weitere Ankerplatte wirkt mittelbar auf die Reibscheibe ein, nämlich über eine im Ringraum angeordnete Zwischenhülse auf die erstgenannte ringförmige Ankerplatte, die dann auch noch zusätzlich von der Bremsfeder des zweiten Elektromagneten beaufschlagt wird. Damit läßt sich zwar das Bremsmoment zweistufig steuern, doch ist eine feinere Steuerung nicht möglich. Nachteilig ist auch der hohe Platzbedarf und das hohe Gewicht derartiger Federbremsen.

Es ist zwar bei Federdruckbremsen anderer Art bekannt, gesonderte Magnete anzuordnen, jedoch ist dabei nicht eine axial ausgerichtete, geteilte Ankerplatte vorgesehen. (US-PS 24 67 891; DE-PS 6 31 884).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine preiswerte Federdruckbrem­ se der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu entwickeln, die ein dem jeweiligen Bedarf schnell anpaßbares unterschiedliches Bremsmo­ ment zu erzeugen gestattet und dennoch raum- und gewichtssparend ausgebildet ist. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Maßnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.

Bei der Erfindung geht man von einer einheitlichen, in einer gemeinsamen Ebene liegenden Ankerplatte aus, die aber in Umfangsrichtung in mehrere segmentartige Abschnitte gegliedert ist. Diese Abschnitte sollen nachfol­ gend kurz "Segmente" bezeichnet werden. Diese Segmente wirken zwar unmittelbar, aber voneinander unabhängig auf die Reibscheibe ein. Dazu verwendet man einen einheitlichen Magnetblock, wo einem Segment ein einzelner oder mehrere Elektromagneten zugeordnet sind. Diese Elektro­ magneten beschränken sich auf den Flächenbereich des jeweiligen Segments und sind in einer gemeinsamen Radialebene angeordnet. Damit erhält man eine kompakte Bauweise, wo die entsprechende Anzahl der Gliederungen eine Feinregulierung des Bremsmoments ermöglicht. Entsprechend der Auslegung der Bremsfedern und der Schaltung der zugehörigen Elektromag­ nete ergibt sich eine Veränderung des Bremsmoments in gleichen oder unterschiedlichen Stufen. In Abhängigkeit davon, ob die Ankerscheibe von sämtlichen Bremsfedern oder nur von einem mehr oder weniger großen Teil der Bremsfedern beaufschlagt wird, variiert das Bremsmoment. Die Schaltfolge der Magnete läßt sich durch entsprechende Schaltkreise zwischen den verschiedenen Elektromagneten festlegen.

Weitere Vorteile und Maßnahmen der Erfindung sind aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen entnehmbar. In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Federdruckbremse längs der in Fig. 2 versprungen eingezeichneten Schnittlinie I-I,

Fig. 2 die Draufsicht auf einen Querschnitt durch die Federdruckbremse längs der Schnittlinie II-II von Fig. 1 und

Fig. 3 die geschnittene Querschnittansicht auf die Federdruckbremse von Fig. 1 längs der dortigen Schnittlinie III-III.

Ausweislich der Fig. 1 ist das Ende einer Getriebewelle 10 durch einen ortsfesten Maschinenteil 11 hindurchgeführt und über eine drehfeste Verbindung 12 mit einem Mitnehmer 13 ausgerüstet, auf dem über Kupplungselemente 14, wie Zahnungen, eine Reibscheibe 15 axial beweglich aber drehfest aufgenommen ist. Die Reibscheibe 15 besitzt in ihrer äußeren Ringzone beidseitig Bremsbeläge 16, 17, über welche die Brems­ scheibe 15 zur Erzeugung eines Bremsmoments zwischen zwei nicht drehbaren Teilen verspannt werden kann. Auf der der Getriebewelle 10 zugekehrten Seite der Bremsscheibe 15 wirkt der Bremsbelag 17 in diesem Fall mit der als Wider­ lagerfläche 18 dienenden Außenseite des Maschinenteils 11 zusammen. Auf der gegenüberliegenden Seite, mit dem anderen Bremsbelag 17 zusammenwirkend, befindet sich eine Anker­ platte 20, die aber, wie insbesondere Fig. 3 zeigt, in eine Schar von segmentartige Abschnitte 51 gegliedert ist, die, wie bereits erwähnt wurde, kurz "Segmente" bezeichnet werden sollen.

Ausweislich der Fig. 3 besteht die Ankerplatte 20 aus einem ebenen Ring, der mittels radialer Fugen 22 in sechs Seg­ mente 21 gegliedert ist. Die einzelnen Segmente 21 sind jeweils mit Aussparungen 24 versehen, in welche die Enden von Bremsfedern 23 eingreifen, von denen eine in der Seg­ mentmitte angeordnet ist. Die anderen Enden dieser Brems­ federn 23 stecken in Aussparungen 19 eines noch näher zu beschreibenden Magnetblocks 30. Die Bremsfedern 23 über­ nehmen auch eine gewisse axiale Führung der Segmente 21. Die Segmente 21 sind aber auch im Bereich ihrer Trennfugen 22 mit einem Ausschnitt 25 versehen, der eine noch näher zu beschreibende Einstellbüchse 26 umgibt. Die einzelnen Segmente sind klaviaturartig durch eine in­ dividuelle Steuerung unabhängig voneinander axial be­ wegbar. In der Darstellung von Fig. 1 ist die volle Brems­ stellung gezeigt, wo alle Segmente der Ankerplatte 20, gem. Pfeil 45, gegen die Reibscheibe drücken und diese gegenüber der Widerlagerfläche 18 verspannen. Bei dieser Bremsstellung befindet sich zwischen dem Magnetblock 30 und der Anker­ platte 20 ein kleiner Luftspalt 27.

Aus Fig. 1und 2 geht auch die Befestigung des Magnet­ blocks 30 über Bolzen 28 hervor, die einendig, mit ihrem Kopf 29 fest am Magnetblock 30 anliegen, aber mit ihrem Gewindeende 31 in einer Gewindebohrung 32 am Gehäuseteil 11 verschraubt sind. Auf dem Bolzengewinde ist weiterhin eine Stellmutter 33 verschraubbar, die fest mit der bereits erwähnten Büchse 26 verbunden ist, die an ihrem dem Block 30 zugekehrten Ende mit einem Außengewinde 36 versehen ist, welches mit einem zugehörigen Innengewinde 34 in einer Bohrung 35 des Magnetblocks 30 verschraubbar ist. Durch ein an der Stellmutter 33 angreifendes Werkzeug wird die mit ihr verbundene Büchse 26 mehr oder weniger in den Magnetblock 30 eingeschraubt und dadurch die Weite des Luftspalts 27 eingestellt. Auf diese Weise läßt sich der Luftspalt 27 genau nachregulieren, wenn die Bremsbeläge 16, 17 allmählich abgetragen werden.

Der Magnetblock 30 ist im dargestellten Ausführungsbei­ spiel ein einstückiges, ringförmiges Magnetgehäuse 37, worin eine Schar von ringförmigen Aufnahmen 38 eingelassen sind, und zwar in einer solchen Orientierung zu den vorerwähnten Bohrungen 35, daß im zusammengebauten Zustand die Ringauf­ nahmen 38 mit dem Flächenbereich der aus Fig. 3 ersicht­ lichen Segmente 21 jeweils stückweise ausgerichtet sind. Die Aufnahmen 38 sind mit Elektromagneten 40 bestückt, die folglich, bezüglich der strichpunktiert in Fig. 1 angedeuteten Achse 39 in einer gemeinsamen Radialebene liegen. Die Elektromagnete 40, die jeweils aus einer Ringspule bestehen, werden von einer nicht näher gezeigten elektrischen Steuereinrichtung über die angedeuteten Ver­ sorgungsleitungen 41 mit elektrischer Spannung versorgt, wodurch im Bereich des betreffenden Magneten 40 ein mag­ netisches Feld entsteht, das sich im wesentlichen auf den Flächenbereich des ihm zugeordneten Segments 21 beschränkt und in jedem Fall nur dieses in axialer Richtung von der Reibscheibe 15 gegen die Kraft der zugehörigen Bremsfedern 23 wegzieht. Die axiale Zugkraft des Elektromagneten 40 ist so bemessen, daß sie die entgegenwirkende Kraft der Brems­ federn 23 in jedem Fall überwindet. Dadurch entfällt der Luftspalt 27 zwischen dem heranbewegten Segment 21 und dem Magnetblock 30, wodurch auf der gegenüberliegenden Seite das Segment 21 von der Reibscheibe 15 sich lüftet.

In Abhängigkeit davon, wieviele der Elektromagnete 40 von der nicht näher gezeigten elektrischen Steuerein­ richtung eingeschaltet sind, also elektrisch durchflutet werden, ist der jeweilige Arbeitszustand der Federdruckbremse bestimmt. Sind alle Elektromagnete 40 eingeschaltet, so liegt die "Antriebsstellung" vor, wo die Reibscheibe 15 freigegeben ist und die Getriebewelle 10 frei rotiert. Wird nun einer der Elektromagnete 40 von der elektrischen Steuerung abgeschaltet, während alle übrigen noch eingeschaltet bleiben, so fällt das Magnetfeld nur im Bereich des zugeordneten Segments 21 weg und dessen Bremsfedern 23 drücken das Segment gegen die Reibscheibe 15, womit ein niedriges Bremsmoment ausgeübt wird. Ist es im gegebenen Anwendungsfall wichtig, z. B. wegen Änderung des Ladegewichts an einem Elektrofahrzeug, eine dement­ sprechend schnellere Bremsung herbeizuführen, so werden, anstelle der Abschaltung von nur einem Magneten 40, mehrere Elektromagnete 40 gleichzeitig ausgeschaltet wodurch eine entsprechend höhere Vielzahl von Bremsfedern 23 über diese Segmente 21 wirksam werden und daher ein entsprechendes höheres Drehmoment wirksam werden lassen. Das volle Brems­ moment wird erreicht, wenn von der elektrischen Steuerung sämtliche Elektromagnete 40 ausgeschaltet sind und daher alle Segmente 21 der gesamten Ankerplatte 20 gegen die Reibscheibe 15 von sämtlichen Bremsfedern 23 gedrückt werden. Damit ist eine sehr feine Dosierung der Bremskraft mit der erfindungsgemäßen Federdruckbremse zu erreichen. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise die Über­ bremsung eines Elektrofahrzeugs zu verhindern und eine lastabhängige Bremsung vorzunehmen.

In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels wäre es möglich, einem Segment 21 mehr als nur einen Elektro­ magneten 40 zuzuordnen. So wäre es denkbar, in einer Auf­ nahme unabhängig voneinander über Versorgungsleitungen 41 mit Spannung beaufschlagbare Ringspulen anzuordnen, die einzelweise oder gemeinsam ein Magnetfeld in unterschied­ licher Höhe entstehen lassen und dementsprechend unter­ schiedlich stark auf das Segment 21 einwirken.

Die Segmente 21 könnten auch anstelle der Ringabschnitt- Form auch andere Umrisse aufweisen. Eine Alternative zum Magnetblock 30 ergibt sich, daß man anstelle der ring­ förmigen Aufnahmen 38 zylindrische Aufnahmen vorsieht und den am besten aus Fig. 2 ersichtlichen Kernbereich 42 durch einen Bolzen 43 erzeugt, der in Fig. 1 in seinem Längs­ profil gestrichelt angedeutet ist. Der Bolzen 43 sitzt mit einem abgesetzten Ende in einer entsprechend dimen­ sionierten Aussparung 44 im Grund der dann zylindrischen Aufnahme 38. Durch einen definierten Spalt zwischen dem Bolzen 43 und seiner Aussparung 44 läßt sich der Magnet­ fluß verändern, wodurch die Schaltzeiten für das Wirksam- und Unwirksamsetzen des betreffenden Segmente 21 verändert werden können. Auf diese Weise läßt sich das Ein- und Ausschaltverhalten der Federdruckbremse variieren.

Der Magnetblock 30 braucht auch nicht in jedem Fall aus einem einstückigen Körper zu bestehen, worin die verschie­ denen Aufnahmen 38 für die Elektromagneten 40 eingebracht werden, sondern er kann aus Einzelteilen zu einer kom­ pakten Baueinheit zusammengesetzt werden. Dazu verwendet man vorteilhaft eine gemeinsame Basis in Form einer Montage­ platte, auf welcher die einzelnen Magnetgehäuse befestigt werden, die jeweils einen Elektromagneten 40 beinhalten.

Diese Einzelmagnetgehäuse werden in Ringform, entsprechend dem Verlauf der in Segmente 21 gegliederten Ankerplatte 20 angeordnet. Der Gesamtmagnetblock 30 ist also durch Fugen oder Lücken in Einzelmagnetgehäuse gegliedert. Dadurch läßt sich der Magnetfluß noch besser auf ein Einzelmagnet­ gehäuse beschränken, um nur das ihm zugeordnete Segment 21 im Sinne einer Freigabe der Bremsung zu bewegen, ohne die benachbarten Segmente 21 in der von ihrem eigenen Mag­ neten 40 gesteuerten Position zu stören. Es läßt sich auch bei den erwähnten Bolzen 43 oder den zuletzt genannten Einzelgehäusen magnetischer Werkstoff gezielt anwenden.

Im Falle der auf einer Montageplatte befestigten Einzelge­ häuse werden die Bremsfedern 23 in den Gehäusewandungen untergebracht, weshalb sie zweckmäßigerweise kreisförmig und kreiszentrisch bezüglich der Ringspule liegen. In allen Ausführungsbeispielen übernehmen die Bremsfedern 23 zweck­ mäßigerweise die Führung ihres Segments 21 bei der Bremsbe­ wegung bzw. Freigabebewegung im Sinne der Pfeile 45, 46 von Fig. 1. Für diese Axialbewegung 45, 46 genügt es, einen Luftspalt 27 von wenigen Zehntel Millimetern zurückzu­ legen. Nur in voller Bremsstellung, wenn alle Elektromag­ neten 40 ausgeschaltet sind, oder in voller Arbeitsstellung, wenn alle Elektromagneten 40 eingeschaltet sind, befinden sich die Segmente 21 in einer gemeinsamen Ebene, wie durch die strichpunktierte Schnittlinie 47 in Fig. 1 angedeutet ist.

Durch das Wechselspiel der eigenen Bremsfedern 23 einer­ seits und der zugeordneten Elektromagnete 40 andererseits lassen sich die Segmente 21 nach Art von Tasten einer Klaviatur aus der gemeinsamen Ebene 47 ihrer ursprüng­ lichen Anordnung innerhalb der Ankerplatte 20 axial im Sinne der Pfeile 45 bzw. 46 bewegen.

Claims (5)

1. Elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse, bestehend aus Magnetgehäusen mit topfartigen Aufnahmen für Elektromagneten, aus axial beweglichen, mittels Bremsfedern von den Magnetgehäusen wegbelasteten Ankerplatten und aus einer vom Antrieb her rotations­ beaufschlagten Reibscheibe mit Bremsbelägen, wobei die Ankerplat­ ten in Bremsstellung durch die Bremsfedern axial auf die Reibschei­ ben drücken, aber in Antriebsstellung mittels der eingeschalteten Elektromagneten von der Reibscheibe abgerückt gehalten sind, ge­ kennzeichnet durch eine in Umfangsrichtung in mehrere segmentartige Abschnitte (Segmente 21) gegliederte Ankerplatte (20), deren Segmente (21) voneinander unabhängig federbelastet (23) sowie axial beweglich (45, 46) sind und - in voller Brems- und Antriebsstellung - in einer gemeinsamen radialen Ebene (47) liegen, und durch einen Magnetblock (30) mit einer Schar von in Umfangsrichtung verteilten und mit ihren magnetischen Wirkflächen in einer gemeinsamen Radialebene angeordneten, selbständig ein- und ausschaltbaren Elektromagneten (40), die einzel- oder gruppenweise jeweils mit einem der Segmente (21) axial ausgerichtet sind und mit ihrem Magnetfeld jeweils nur auf den Flächenbereich dieses eigenen Segments (21) wirken.

2. Federdruckbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elektromagnete (40) über eine elektrische Steuerung, insbesondere eine Steuerautomatik, stufenweise, zueinander abge­ stimmt, ein- bzw. ausschaltbar sind.

3. Federdruckbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (21) durch radiale Trennfugen (22) in einer ringförmigen Ankerplatte (20) erzeugt sind und kreissegmentförmige Abschnitte bilden.

4. Federdruckbremse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der einheitliche Magnetblock (30) aus einem einstückigen Ringkörper (37) besteht, worin eine Schar von Aufnahmeöffnungen (38) für die einzelnen Elektromagneten (40) in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind.

5. Federdruckbremse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Magnetblock (30) aus einer Baueinheit besteht und eine gemeinsame Montageplatte aufweist, auf welcher eine Schar von unabhängigen Einzelgehäusen montiert sind, die jeweils einen selbständig schaltbaren Elektromagneten aufnehmen und Halterungen für eigene Bremsfedern aufweisen.