DE202006000469U1

DE202006000469U1 - Brake for an automobile trunk lid mechanism, operated by an electromotor, has an electromagnet assembly and a third switching mode with a limited braking action when the coils are not energized

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Publication number: DE202006000469U1
Application number: DE200620000469
Authority: DE
Original assignee: Intorq & Co KG GmbH
Current assignee: Intorq & Co KG GmbH
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2016-01-14

Abstract

The brake, e.g. for the mechanism to open an automobile trunk lid by an electromotor, has a brake torque transmission shaft (2) with a coaxial magnet (1) around it with an end pole side (4). The assembly has an exciting coil (5) and an armature disk (8) keyed to the shaft with axial movement to cover the pole side with a friction lock to be held radially by a magnetic force and axially by spring pressure. The shaft has an axial sliding movement at the magnet and the armature disk is fixed axially to it. The magnet section has a second pole side (6) and a further exciting coil (7). A second armature disk (9) is axially fixed to the shaft, to cover the second pole side of the magnet section. The sliding movement of the shaft is equal to the brake lifting path of the first armature disk and the lifting position is defined by a torque-free limit of the second armature disk. The working spring force is equal to the magnetic force on energizing the first coil and opposed to the magnetic force on energizing the second coil.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremse gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1.The The invention relates to a brake according to the features of the preamble of the protection claim 1.

Eine solche Bremse ist aus dem Dokument DE 10 2004 003 677 A1 bekannt. Zwar ist die bekannte Bremse als „Federdruckbremse" bezeichnet, dennoch wird die Bremskraft nicht mechanisch von der vorhandenen Druckfeder aufgebracht. Vielmehr ist im Magnetteil ein Permanentmagnet vorgesehen, der die als Bremsscheibe fungierende Ankerscheibe gegen die Kraft der Druckfeder an die Polseite des Magnetteils zieht, die dementsprechend als Bremsfläche ausgeführt ist. Anders als bei einer üblichen Federdruckbremse dient die Erregerspule dazu, bei Bestromung eine die Kraft des Permanentmagneten kompensierende Magnetkraft zu erzeugen, wobei die mechanische Kraft der Druckfeder dann in der Lage ist, die Ankerscheibe von der Polseite des Magnetteils abzuheben und damit die Bremse zu lüften. Voraussetzung für die Funktion der bekannten Bremse ist, daß die Magnetkraft des Permanentmagneten bei nicht bestromter Erregerspule größer als die entgegensetzt wirkende Kraft der Druckfeder ist.A such brake is known from the document DE 10 2004 003 677 A1. Although the known brake is called "spring pressure brake", nevertheless the braking force is not mechanically from the existing compression spring applied. Rather, a permanent magnet is provided in the magnetic part, the acting as a brake disc anchor plate against the force of Compressive spring pulls the pole side of the magnetic part, which accordingly as a braking surface accomplished is. Unlike a standard spring-loaded brake serves the excitation coil to, when energized, the force of the permanent magnet compensating To generate magnetic force, wherein the mechanical force of the compression spring then is capable of the armature disc from the pole side of the magnet part take off and use it to release the brake. Prerequisite for the function the known brake is that the Magnetic force of the permanent magnet when the excitation coil is not energized greater than the opposite acting force of the compression spring is.

Aus dem Dokument DE 10 2004 022 407 A1 geht eine Elektromagnetkupplung hervor, für die auch der Begriff „Elektromagnetbremse" zutreffend ist. In diesem Dokument wird der vornehmliche Einsatzzweck derartiger Bremsen beschrieben. So werden diese Bremsen mit einem elektromotorischen Antrieb kombiniert, der zur Betätigung von in Höhenrichtung aufschwenkbaren Heckklappen an Kraftfahrzeugen, insbesondere PKWs, dient. Hierbei ist wichtig, die Heckklappe auch manuell betätigen zu können, wobei die Elektromagnetkupplung bzw. -bremse dazu vorgesehen ist, die Schwenkwelle der Heckklappe von der Abtriebswelle des mit einem selbsthemmenden Getriebe versehenen elektromotorischen Antriebs entkuppeln zu können.Out The document DE 10 2004 022 407 A1 is an electromagnetic clutch forth, for which also the term "electromagnetic brake" is true. In this document, the primary purpose of such Brakes described. So these brakes with an electric motor drive combined, that for the actuation from in height direction swing-open tailgates on motor vehicles, in particular cars, serves. It is important to be able to manually operate the tailgate, where the electromagnetic clutch or brake is provided, the Swivel shaft of the tailgate of the output shaft of the self-locking To decouple geared electromotive drive can.

Mit den erörterten Bremsen sind lediglich zwei Schaltzustände realisierbar, die sich dadurch ergeben, daß die Erregerspule des Magnetteils bestromt ist oder nicht. Demgemäß kann die Welle des Magnetteils entweder nur das volle Bremsmoment oder gar kein Bremsmoment übertragen.With the discussed Brakes are only two switching states feasible, the in that the Exciting coil of the magnetic part is energized or not. Accordingly, the Shaft of the magnetic part either only the full braking torque or even no braking torque transmitted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetisch lüftbare Bremse der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der drei Schaltzustände verwirklicht werden können, also zusätzlich ein dritter Schaltzustand, der sich im stromlosen Zustand ergibt und bei dem sich ein verringertes Bremsmoment einstellt.Of the Invention is based on the object, an electromagnetically releasable brake of the type mentioned above, realized with the three switching states can be So in addition third switching state, which results in the de-energized state and in which sets a reduced braking torque.

Diese Aufgabe wird mit der Gesamtheit der Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst.These Task becomes with the entirety of the features of the protection claim 1 solved.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß die Bremse eine zweite Polseite mit einer zweiten Ankerscheibe aufweist, die folgende Schaltzustände ermöglicht:

1. Schaltzustand 1: Beide Erregerspulen sind unbestromt, ein Bremsmoment wird nur mittels der mechanischen Federkraft aufgebracht, hierzu wird – wie bei einer Federkraftbremse üblich – zumindest eine vorgespannte Feder eingesetzt, aufgrund deren Wirkrichtung die erste Ankerscheibe gegen die als Reibfläche dienende erste Polfläche des Magnetteils angezogen wird.
2. Schaltzustand 2: Die erste Erregerspule wird bestromt. Infolge des sich hierdurch bildenden Magnetfeldes wird die erste Ankerscheibe mit zusätzlicher Kraft gegen die erste Polfläche des Magnetteils angezogen. Mit dem bereits wirkenden Bremsmoment aus dem Schaltzustand 1 bildet sich ein verstärktes Bremsmoment.
3. Schaltzustand 3: Er ist als bremsmomentfreier Zustand definiert. Hierbei bleibt die erste Erregerspule stromlos, es wird nur die zweite Erregerspule bestromt. Das sich nunmehr bildende Magnetfeld zieht die zweite Ankerscheibe in Richtung zur zweiten Polseite des Magnetteils an, hierdurch wird die erste Ankerscheibe von der ersten Polseite, der Bremsfläche, abgehoben, und es wird entsprechend die Kraft der mechanischen Feder kompensiert bzw. überkompensiert.

For the invention it is essential that the brake has a second pole side with a second armature disc, which allows the following switching states:

1. Switching state 1: Both excitation coils are de-energized, a braking torque is applied only by means of the mechanical spring force, this is - as a spring-applied brake - at least one preloaded spring used, due to the direction of action of the first armature disc against serving as a friction surface first pole face of the magnet part is attracted.
2. Switching state 2: The first excitation coil is energized. As a result of the thereby forming magnetic field, the first armature disc is attracted with additional force against the first pole face of the magnetic part. With the already acting braking torque from the switching state 1, an increased braking torque is formed.
3. Switching state 3: It is defined as a braking torque-free state. In this case, the first field coil remains de-energized, it is energized only the second field coil. The now forming magnetic field attracts the second armature disc in the direction of the second pole side of the magnet part, thereby the first armature disc from the first pole side, the braking surface, lifted, and it is compensated or overcompensated for the force of the mechanical spring.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert.The Invention will be described below with reference to the drawing of an embodiment even closer explained.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Bremse im Schaltzustand 1 oder 2 und 1 a longitudinal section through a brake according to the invention in the switching state 1 or 2 and

2 den gleichen Längsschnitt durch die Bremse im Schaltzustand 3. 2 the same longitudinal section through the brake in the switching state 3rd

Die Bremse weist ein Magnetteil 1 auf, durch das hindurch sich koaxial eine Welle 2 erstreckt. In einer axialen Durchgangsöffnung des Magnetteils 1 ist eine Lagerhülse 3 eingesetzt, die als Gleitlager für die Welle 2 dient.The brake has a magnetic part 1 through, through which coaxially a shaft 2 extends. In an axial passage opening of the magnetic part 1 is a bearing sleeve 3 used as a plain bearing for the shaft 2 serves.

Das Magnetteil 1 ist mit einer ersten, stirnseitigen Polseite 4 versehen, von der aus in das Magnetteil 1 eine erste ringförmige, koaxiale Erregerspule 5 eingelassen ist. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Magnetteils 1 ist eine zweite Polseite 6 ausgebildet, von der aus eine ebenfalls ringförmige, koaxiale zweite Erregerspule 7 in das Magnetteil 1 eingebracht ist.The magnetic part 1 is with a first, end-side pole side 4 provided, from the in the magnetic part 1 a first annular coaxial exciter coil 5 is admitted. At the opposite end of the magnet part 1 is a second pole side 6 formed, from which a likewise annular, coaxial second exciter coil 7 in the magnetic part 1 is introduced.

Auf der Welle 2 ist eine erste Ankerscheibe 8 angeordnet, die mit der Welle 2 sowohl in Drehrichtung als auch in axialer Richtung fest verbunden ist. Die Ankerscheibe 8 überdeckt die erste Polseite 4 des Magnetteils 1, die als Reib- bzw. Bremsfläche ausgebildet ist, dementsprechend fungiert die erste Ankerscheibe 8 als Bremsscheibe.On the wave 2 is a first anchor plate 8th arranged with the shaft 2 both in turning tion as well as in the axial direction is firmly connected. The anchor disc 8th covers the first pole side 4 of the magnetic part 1 , which is designed as a friction or braking surface, accordingly, the first armature disc acts 8th as a brake disc.

Die zweite Polseite 6 des Magnetteils wird von einer zweiten Ankerscheibe 9 überdeckt, die zumindest in axialer Richtung fest auf der Welle 2 angeordnet ist. Sofern dazu zwischen der zweiten Ankerscheibe 9 und der Welle 2 ein Wälzlager nicht vorgesehen ist, ist die zweite Ankerscheibe 9 auch drehfest mit der Welle 2 verbunden, wie es das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt. Die Welle 2 weist einen Absatz 10 auf, und auf dem abgesetzten, im Durchmesser kleineren Wellenende sitzt am Absatz 10 anliegend ein Haltering 11 und ist weiter nach außen hin die zweite Anker scheibe 9 angeordnet, die mittels einer Mutter 17 auf einem Endabschnitt der Welle 2 mit Gewinde unter Abstützung am Haltering 11 gegen den Wellenabsatz 10 verspannt ist.The second pole side 6 of the magnet part is from a second armature disc 9 covered, at least in the axial direction firmly on the shaft 2 is arranged. If so between the second anchor disc 9 and the wave 2 a rolling bearing is not provided, is the second anchor plate 9 also rotatably with the shaft 2 connected, as shown in the illustrated embodiment. The wave 2 has a paragraph 10 on, and on the remote, smaller diameter shaft end sits on the heel 10 fitting a retaining ring 11 and is further outward the second anchor disc 9 arranged by means of a nut 17 on an end portion of the shaft 2 with thread under support on the retaining ring 11 against the shaft heel 10 is tense.

Die gesamte Einheit bestehend aus der Welle 2, der ersten Ankerscheibe 8 und der zweiten Ankerscheibe 9 mit dem Haltering 11 ist in axialer Richtung verschiebbar, was die Gleitlagerung in der Lagerhülse 3 ermöglicht. Die Länge des Verschiebewegs ist gleich dem Lüfthub, den die erste Ankerscheibe 8 benötigt, um von der als Bremsfläche dienenden ersten Polseite 4 freizukommen.The entire unit consisting of the shaft 2 , the first anchor disc 8th and the second anchor plate 9 with the retaining ring 11 is displaceable in the axial direction, which is the sliding bearing in the bearing sleeve 3 allows. The length of the displacement path is equal to the Lüfthub, the first anchor plate 8th needed to from the serving as a braking surface first pole side 4 get free.

Auf dem Haltering 11 ist eine Tellerfeder 12 mit ihrer zentralen Öffnung aufgesetzt und zwischen der zweiten Ankerscheibe 9 und einem radial am Haltering 11 vorstehenden Flansch 18 mittels eines Klemmrings 13 verspannt. Mit ihrem Außenrand liegt die Tellerfeder 12 in einem Innenabsatz 15 am Außenpol 16 des Magnetteils 1 an dessen zweiter Polseite 6 ein und ist hier mittels eines Sicherungsrings 14 in achsparalleler Richtung gehalten.On the retaining ring 11 is a plate spring 12 placed with its central opening and between the second anchor plate 9 and a radial on the retaining ring 11 protruding flange 18 by means of a clamping ring 13 braced. With its outer edge lies the diaphragm spring 12 in an interior paragraph 15 at the outer pole 16 of the magnetic part 1 at the second pole side 6 and is here by means of a locking ring 14 held in the axis-parallel direction.

In der in 1 dargestellten Position ist die Tellerfeder 12 gespannt, wobei die Richtung ihrer Federkraft so gewählt ist, daß die erste Ankerscheibe 8 gegen die erste Polseite 4 des Magnetteils 1 gedrückt wird und dadurch eine Bremskraft auf die Welle 2 ausgeübt wird.In the in 1 position shown is the diaphragm spring 12 tense, the direction of their spring force is chosen so that the first anchor plate 8th against the first pole side 4 of the magnetic part 1 is pressed and thereby a braking force on the shaft 2 is exercised.

Folglich steht in der Ausgangslage, dem Schaltzustand 1, ohne Bestromung der beiden Erregerspulen 5, 7 an der Welle 2 ein mechanisches Bremsmoment zur Verfügung, welches über ein Abtriebszahnrad 17 übertragen werden kann, welches sich an der Außenseite der ersten Ankerscheibe 8 befindet und zumindest drehfest mit der Welle 2 verbunden ist. Das Abtriebszahnrad 17 ist derart ausgebildet, daß die Axialverschiebung der Welle 2 ausgeglichen werden kann.Consequently, in the starting position, the switching state 1 , without energization of the two excitation coils 5 . 7 on the shaft 2 a mechanical braking torque available, which via a driven gear 17 can be transmitted, which is located on the outside of the first anchor plate 8th located and at least rotationally fixed to the shaft 2 connected is. The output gear 17 is formed such that the axial displacement of the shaft 2 can be compensated.

Wird die erste Erregerspule 5 bestromt, also der Schaltzustand 2 gewählt, unterstützt die hierdurch im Magnetteil 1 erzeugte Magnetkraft die mechanische Kraft der Tellerfeder 2, indem die erste Ankerscheibe 8 stärker an die erste Polseite 4, die Bremsfläche, des Magnetteils 1 angezogen wird.Will be the first exciter coil 5 energized, so the switching state 2 selected, this supports in the magnetic part 1 Magnetic force generated by the mechanical force of the diaphragm spring 2, by the first armature disc 8th stronger on the first pole side 4 , the braking surface, of the magnetic part 1 is attracted.

Ist die erste Erregerspule 5 stromlos und wird die zweite Erregerspule 7 bestromt, stellt sich der Schaltzustand 3 ein. Hierbei wird die zweite Ankerscheibe 9 zur zweiten Polseite 6 des Magnetteils 1 hin angezogen, und es ergibt sich die Position der Verschiebeeinheit, die in 2 dargestellt ist. Die erste Ankerscheibe 8 ist. von der ersten Polseite 4 des Magnetteils 1 abgehoben, und die zweite Ankerscheibe 9 ist mit einem minimalen Luftspalt, also noch berührungsfrei, bis an die zweite Polseite 6 des Magnetteils 1 herangerückt. Dazu ist der Verschiebe- bzw. Lüftweg begrenzt, indem der Haltering 11 entweder an den Innenpol 19 des Magnetteils 1 oder an einen Außenflansch 20 der Lagerhülse 3 anschlägt. Die die zweite Ankerscheibe 9 anziehende Magnetkraft ist der mechanischen Kraft der Tellerfeder 12 entgegengerichtet und entsprechend größer, um die mechanische Kraft überwinden zu können.Is the first exciter coil 5 de-energized and becomes the second exciter coil 7 energized, the switching state arises 3 one. This is the second anchor plate 9 to the second pole side 6 of the magnetic part 1 tightened, and it results in the position of the displacement unit, which in 2 is shown. The first anchor disc 8th is. from the first pole side 4 of the magnetic part 1 lifted off, and the second anchor disc 9 is with a minimum air gap, so still non-contact, up to the second pole side 6 of the magnetic part 1 moved up. For this purpose, the sliding or Lüftweg is limited by the retaining ring 11 either to the inner pole 19 of the magnetic part 1 or to an external flange 20 the bearing sleeve 3 strikes. The second anchor disc 9 attractive magnetic force is the mechanical force of the diaphragm spring 12 opposite and correspondingly larger in order to overcome the mechanical force.

Je nach Ausführung der Tellerfeder 12 kann sich im Schaltzustand 3 noch ein geringes Bremsmoment aufgrund der Reibung der Tellerfeder entweder am Magnetteil 1 oder am Haltering 11 ergeben. In der Regel entwickelt eine Tellerfeder nahe ihrer Planlage lediglich eine geringe Rückstellkraft, was für das verbleibende Rest- Bremsmoment von Vorteil ist. Deshalb werden zweckmäßig der Lüfthub für die erste Ankerscheibe 8 und der Federhub der Tellerfeder 12 aufeinander abgestimmt. Das verbleibende Bremsmoment kann deshalb so gering gehalten werden, daß es vernachlässigbar ist und sich an der Welle 2 ein quasi bremsmomentenfreier Zustand ergibt.Depending on the design of the diaphragm spring 12 can be in the switching state 3 still a slight braking torque due to the friction of the plate spring either on the magnetic part 1 or on the retaining ring 11 result. In general, a plate spring developed near its flatness only a small restoring force, which is for the remaining residual braking torque of advantage. Therefore, the ventilation stroke for the first anchor plate will be useful 8th and the spring stroke of the diaphragm spring 12 coordinated. The remaining braking torque can therefore be kept so low that it is negligible and on the shaft 2 results in a quasi-braking torque-free state.

In bevorzugter Ausführung ist die Tellerfeder 12 als bistabile Feder ausgeführt, wobei der Lüfthub für die Ankerscheibe 8 so bemessen ist, daß in der Lüftposition die Tellerfeder 12 spannungsfrei ist und demgemäß eine Axialkraft auf die Welle 2 nicht ausübt. So genügt es, die zweite Erregerspule 7 nur kurzzeitig zu bestromen, um die Tellerfeder 12 von ihrer gespannten Ausgangslage in ihre zweite stabile Position zu überführen, in der sie spannungsfrei ist. So kann der quasi bremsmomentenfreie Zustand ohne fortwährenden Einsatz elektrischer Energie aufrechterhalten werden. Die Rückführung der Tellerfeder 12 in ihre gespannte Lage erfolgt durch Bestromen der ersten Erregerspule 5, welches gegebenenfalls kurzzeitig vorgenommen wird, sofern nicht das volle Bremsmoment gefordert wird.In a preferred embodiment, the plate spring 12 designed as a bistable spring, with the Lüfthub for the armature disc 8th is dimensioned so that in the release position, the plate spring 12 is tension-free and accordingly an axial force on the shaft 2 does not exercise. So it is enough, the second exciter coil 7 only to energize for a short time to the diaphragm spring 12 From their tense starting position in their second stable position to transfer, in which it is tension-free. Thus, the quasi-brake torque-free state can be maintained without continuous use of electrical energy. The return of the diaphragm spring 12 in their tensioned position is done by energizing the first excitation coil 5 , which is optionally made briefly, unless the full braking torque is required.

Für den Schwenkantrieb einer Fahrzeug-Heckklappe wird das volle Brems- bzw. Kupplungsmoment benötigt, um den elektrischen Antriebsmotor kraftschlüssig mit dem Betätigungsglied der Heckklappe zu verbinden. Das verminderte, mechanische Bremsmoment, welches allein von der Tellerfeder 12 aufgebracht wird, ist so bemessen, daß die Heckklappe im Notfall, wie bei Stromausfall, noch von Hand verschwenkt werden kann. Hierbei tritt ein Schlupf zwischen der ersten Ankerscheibe 8 und dem Magnetteil 1 ein, dementsprechend ist der Reibschluß zwischen diesen beiden Bauteilen überwindbar.For the rotary drive of a vehicle tailgate, the full braking or clutch torque is required to the electric drive motor frictionally with the actuator to connect the tailgate. The reduced, mechanical braking torque, which alone from the diaphragm spring 12 is applied is sized so that the tailgate in an emergency, such as power failure, can still be pivoted by hand. In this case, a slip occurs between the first anchor plate 8th and the magnetic part 1 a, accordingly, the frictional engagement between these two components can be overcome.

Claims

Electromagnetically releasable brake with a braking torque transmitting shaft ( 2 ) and a coaxially surrounding magnetic part ( 1 ) with a front-side pole side ( 4 ) and an exciter coil ( 5 ) and with one on the shaft ( 2 ) rotatably seated, axially movable armature disc ( 8th ), which the Polseite ( 4 ) of the magnetic part ( 1 ) and frictionally engageable thereto and which can be acted upon by a magnetic force in the radial direction and acted upon by a spring force in the axial direction, characterized in that the shaft ( 2 ) in the magnetic part ( 1 ) axially displaceable and the armature disc ( 8th ) on the shaft ( 2 ) is axially fixed, that the magnetic part ( 1 ) a second pole side ( 6 ) on its second end face and a second exciting coil ( 7 ), that on the shaft ( 2 ) one the second pole side ( 6 ) of the magnetic part ( 1 ) overlapping, second anchor plate ( 9 ) is axially fixed, wherein the displacement of the shaft ( 1 ) equal to the release path of the first anchor plate ( 8th ) and their release position by a torque-free stop the second anchor plate ( 9 ) on the magnetic part ( 1 ) is limited and that the effective direction of the spring force is equal to the effective direction of the magnetic force when energizing the first excitation coil ( 5 ) and accordingly opposite to the effective direction of the magnetic force when current is applied to the second field coil ( 7 ).

Brake according to claim 1, characterized in that the second armature disc ( 9 ) in the second end position in a contact-free distance from the second pole side ( 6 ) of the magnetic part ( 1 ) is held.

Brake according to claim 1 or 2, characterized in that for supporting the second armature disc ( 9 ) on the shaft ( 2 ) a paragraph ( 10 ) is provided.

Brake according to claims 2 and 3, characterized in that the second armature disc ( 9 ) against the shaft shoulder ( 10 ) is tightly clamped.

Brake according to one of claims 1 - 4, characterized in that for applying the spring force at least one disc spring ( 12 ) is provided.

Brake according to claim 5, characterized in that the disc spring ( 12 ) with its central opening on the shaft ( 1 ) and with its outer edge on the magnetic part ( 1 ) is supported.

Brake according to claim 6, characterized in that the disc spring ( 12 ) in the region of the second pole side ( 6 ) of the magnetic part ( 1 ) is arranged.

Brake according to claim 7, characterized in that the disc spring ( 12 ) with its central opening on a retaining ring ( 11 ) located between the second anchor plate ( 9 ) and the shaft shoulder ( 10 ) is arranged.

Brake according to one of claims 6 - 8, characterized in that the disc spring ( 12 ) with its outer edge in an inner paragraph ( 15 ) at the outer pole ( 16 ) of the second pole side ( 6 ) of the magnetic part ( 1 ) is present.

Brake according to one of claims 5 to 9, characterized in that the disc spring ( 12 ) is formed bistable.