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Scheibenbremse zum Anbau an einen Elektromotor
In den Fallen, in denen es notwendig ist, die Läuferwelle eines Elektromotors sofort nach dem Ab- schalten des Elektromotors stillzusetzen und während der Zeitdauer bis zur nächsten Einschaltung des
Elektromotors zu gewährleisten, dass die Läuferwelle, beispielsweise entgegen einem auf sie einwirken- den Lastdrehmoment, festgehalten wird, wird üblicherweise an den Elektromotor eine Bremse ange- baut, für deren Betätigung bereits verschiedene Anordnungen geschaffen wurden, die jedoch noch zahl- reiche Mangel, insbesondere den einer grossen Ansprechzeit, aufweisen.
So sind axial bewegliche Scheibenbremsen an beliebigen, nicht elektrisch angetriebenen Maschinen bekannt, wobei zwischen der Betätigung der Scheibenbremse und dem Antrieb der Maschine kein funk- tioneller Zusammenhang besteht. Erfolgt die Betätigung der Scheibenbremse elektromagnetisch. so wird in bekannten Anordnungen hiezu die direkte Kraft des Elektromagneten angewendet. Da diese Kraft bei der räumlichen Grösse der Anordnungen zu gering ist, wurde auch schon bekannt, eine einfache Hebel- übersetzung vorzusehen, wobei der einzige Hebel in Längslage zur Maschinenachse die Baugrösse der Ma- schine axial erheblich verlängert.
Gegenstand der Erfindung ist eine Scheibenbremse zum Anbau an einen Elektromotor, wobei eine mit der Läuferwelle verbundene Bremsscheibe zwischen zwei, die Bremsbeläge tragenden Bremsringen, von denen einer feststeht, angeordnet ist. Erfindungsgemäss ist die Bremsscheibe mit der Läuferwelle des
Elektromotors verbunden, und der feststehende Bremsring trägt die Widerlager für zwei oder mehr einarmige Betätigungshebel, während der axial bewegliche gelenkig mit den Betätigungshebeln verbunden ist.
Die erfindungsgemäss aufgebaute Scheibenbremse weist gegenüber allen andern bekannten Konstruktionen den wichtigen Vorteil auf, dass durch die Anordnung der einarmigen Betätigungshebel ein ausserordentlich grosses Übersetzungsverhältnis zwischen der Hubkraft des die Bremse lüftenden Elektromagneten und der Kraft, die zum Lüften an dem beweglichen Bremsring angreift, erzielt wird, so dass man mit einem Luft-Magneten kleiner Leistung und damit einer kleinen Zeitkonstanten auskommt. Die Baulänge der Maschine wird dabei nicht vergrössert.
Die Scheibenbremse gemäss der Erfindung ist für Elektromotoren vorgesehen, wobei der Maschinenstrom direkt oder mittelbar über eine Relaisanordnung die Bremse ein-oder ausschaltet. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des Gegenstandes der Erfindung bei Kranmotoren. Im Betriebszustand"Heben" oder "Senken" ist der Motor eingeschaltet und gleichzeitig der Elektromagnet der Scheibenbremse erregt, d. h. die Bremse ist unwirksam. wird der Motor abgeschaltet, verhindert die dann infolge der Entregung des Elektromagneten sofort einfallende Bremse ein weiteres unkontrolliertes Fallen der Last.
Die einarmigen Betätigungshebel, mittels derer also sowohl die durch mehrere Druckfedern erzeugte Bremskraft als auch die zum Lüften der Bremsringe benötigte Kraft übertragen wird, sind nach der Erfindung um 1800 gegeneinander versetzt angeordnet. Jeweils ein Ende jedes der Betätigungshebel ist ferner mit einem zentral angeordneten und axial geführten Druckteller verbunden, während das andere äussere Ende über je ein Schneidenlager einmal an dem festen Bremsring abgestützt und zum andern mit dem beweglichen Bremsring verbunden ist. Jeder Betätigungshebel ist ferner an seinem mit den Bremsringen in Eingriff stehenden Ende gabelförmig ausgebildet, so dass dort zwei achssymmetrische Teilhebel wirksam sind.
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An den bereits erwähnten, zentral angeordneten Druckteller greifen mehrere, z. B. vier, über den
Umfang gleichmässig verteilte Bremsfedern an, und der Druckteller ist ausserdem an dem Anker des zen- tral angeordneten Bremsluftmagneten befestigt. Um in axialer Richtung an Raum zu sparen und dennoch eine möglichst weiche, gut einstellbare Federcharakteristik zu erzielen, werden nach einem weiteren Er- ifindungsgedanken die Bremsfedern als aus mindestens zwei hintereinandergeschalteten Teilfedern zusam- mengesetzte Teleskopfedern ausgebildet.
Das die Verbindung zwischen den Teilfedern einer Bremsfeder herstellende Rohrelement ist auf seinem äusseren, dem Motor abgewandten Ende durch eine Gewindeplatte abgeschlossen, in die ein Gewindebolzen eingeschraubt ist, der mit seinem in das Rohrelement hineinra- genden Ende den Federteller der inneren Teilfeder trägt. Dieser Gewindebolzen, mit Hilfe dessen der Fe- derteller der inneren Teilfeder verschoben und damit die gesamte Teleskopfeder in ihrer Spannung ver- ändert werden kann, ist durch eine entsprechende Öffnung in dem Druckteller bequem zugänglich.
Auch das nach einer gewissen Betriebszeit erforderliche Nachstellen der Bremseinrichtung ist insofern nach einem weiteren Erfindungsgedanken besonders erleichtert, als jeweils der Abstand des zwischen
Bremshebel und beweglichen Bremsring wirksamen Schneidenlagers von diesem beweglichen Bremshebel durch eine vom Umfang der Bremseinrichtung her bequem zugängliche Exzentereinrichtung sehr genau und mit wenigen Handgriffen einstellbar ist.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Fig. 1 gibt dabei den Längsschnitt einer schematisch dargestellten erfindungsgemässen Bremseinrichtung, Fig. 2 denselben Schnitt an einer prak- tischen Ausführungsform und Fig. 3 die Stirnansicht einer erfindungsgemässen Bremseinrichtung, aus der insbesondere die Ausbildung und gegenseitige Lage der Betätigungshebel hervorgeht, wieder.
Nach Fig. 1 ist die Haube 1 der Scheibenbremse an den Flansch 2 des Lagerschildes 3 des Motors 4 befestigt. An dem Lagerschild 3 ist ferner durch hier nicht näher dargestellte Elemente der feststehende
Bremsring 5 befestigt, mit dem seinerseits der Träger 6 des Bremslüftmagneten 7 verbunden ist. Dieser
Träger 6 dient gleichzeitig als Widerlager für die Bremsfedern 8, von denen mehrere, z. B. vier, auf dem
Kreisumfang des Drucktellers 9 gleichmässig verteilt angeordnet sind.
Der motorseitig gelegene Bremsring 10 ist axial verschiebbar gelagert und mittels des Bügels 11, der in eine Kerbe 12 des Betätigungshebels 13 eingreift, mit diesem Betätigungshebel 13 verbunden. Das feste
Widerlager 14 des Betätigungshebels 13 besteht aus einem schneidenförmig auslaufenden Winkelstück 15, das fest mit dem festen Bremsring 5 verbunden ist und dessen Schneide in einer entsprechenden Kerbe des
Betätigungshebels 13 ruht.
Mit seinem abgewandten Ende greift der Betätigungshebel 13, wie angedeutet, gelenkig an der Stel- le 16 an den-Druckteller 9 an. Um eine möglichst gleichmässige Übertragung der Bremskraft von den
Bremsfedern 8 über den Druckteller 9 und die Betätigungshebel 13 auf den beweglichen Bremsring 10 zu erzielen, werden, wie auch insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, insgesamt zwei Betätigungshebel 13 so angeordnet, dass sie beiderseits der Achse des Bremslüftmagneten 7 symmetrisch um 1800 versetzt sind und an ihren, dem äusseren Umfang der Bremseinrichtung zugewandten Enden gabelförmig ausgebildet sind, so dass insgesamt vier achssymmetrische Teilhebel 17 an vier Punkten auf den beweglichen Brems- ring 10 einwirken.
Diese Anordnung der Bremshebel 13 erlaubt die Verwendung besonders langer Bremshebel, so dass sich das erwünschte grosse Untersetzungsverhältnis zwischen dem Hub des Bremslüftmagneten 7, der beim Lüf- ten des beweglichen Bremsringes 10 in Richtung des Pfeiles 18 erfolgt, und dem dadurch ermöglichten
Lüfthub des beweglichen Bremsringes 10 ergibt. Die daraus folgende günstige Kraftübersetzung erlaubt die
Verwendung eines besonders kleinen Elektromagneten mit entsprechend kleiner Ansprechzeitkonstanten. so dass das Lüften der Scheibenbremse mit ausserordentlich geringer Verzögerung durchgeführt werden kann.
Ferner bewirkt die hohe Hubuntersetzung, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Bremsringes beim
Einfallen der Bremse nur einen Bruchteil, beispielsweise 1/30, der Ankerabfallgeschwindigkeit beträgt, was ein weiches und praktisch stossfreies Einsetzen des Bremsvorganges ergibt. Darüber hinaus kommt der grosse Ankerhub des Bremslüftmagnetel1 vorteilhaft bei der Nachstellung der Bremse zum Ausgleich des Verschleisses zur Geltung. Es ist dabei zweckmässig, nur ungefähr 1/3 des Hubes des Bremslüftmagneten für die Bremslüftung und 2/3 des Magnethubes für den Verschleissausgleich auszunutzen.
Die Bremsscheibe 19 ist, wie bereits vorgeschlagen wurde, auf Ansätzen 20 des Lüfters 21 befestigt.
Sie besitzt zu diesem Zweck hier nicht weiter dargestellte radiale Schlitze, mittels derer sie über die Ansätze 20, die gleichmässig auf dem Umfang des Lüfters 21 verteilt sind, greift. Diese Anordnung hat eine vollständige Trennung der Bremswärme von dem Motor 3 und damit besonders günstige Betriebsbedingungen für diesen Motor 3 zur Folge, weil der zwischen der Bremseinrichtung und dem Motor 3 in
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Richtung der Pfeile 22 geführte Kühlluftstrom cire Wärmeübcrttagüng verhindert. Um sämtliche Ansätze 20 bzw. sämtliche Lüfterflügel 23 (s.
Fig.. 2) zur Kraftübertragung auf die Bremsscheibe 19 auszunutzen und dennoch keine zu engen Toleranzen in der Fertigung vorschreiben zu müssen, werden die Lüfterflügel 23 in Umfangsrichtung etwas federnd ausgebildet.
Ausserdem erhalten nach einem weiteren Erfindungsgedanken die radialen Schlitze der Bremsscheibe 19 eine elastische Auskleidung, die eine entsprechende Verschiebung der Bremsscheibe 19 auf den Ansätzen 20 bzw. den Lüfterflügeln 23 gestattet, ohne dass ein Aufeinandergleiten von Bremsscheibe 19 und
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Ansätzen 20Ansätzen 20 bzw. den Lüfterflügeln 23 findet nur in dem Masse statt, wie sich die beiderseitigen Brems- beläge 24 der Bremsscheibe 19 abnutzen.
Die erfindungsgemäss aufgebaute Bremseinrichtung arbeitet also folgendermassen : Bei abgeschaltetem
Motor 3 ist auch der Bremslüftmagnet 7 entregt, und die Bremsfedern 8 wirken in Richtung des Pfeiles 25 auf den Druckteller 9 ein, wodurch der bewegliche Bremsring 10 an die Bremsscheibe 19 und diese wie- derum an den festen Bremsring 5 gepresst wird. Damit ist der abgebremste Zustand erreicht. Zwecks Entlüftung wird der Bremslüftmagnet 7 erregt, so dass der Anker 26 desselben in Richtung des Pfeiles 18 auf den Druckteller 9 einwirkt und damit der bewegliche Bremsring 10 freigegeben wird, so dass dessen Ab- heben von der Bremsscheibe 19 durch hier nicht näher dargestellte Druckfedern erfolgen kann.
Den tatsächlichen Aufbau der einzelnen Elemente einer erfindungsgemässsn Bremseinrichtung zeigt
Fig. 2. Danach ist die Bremsfeder 8 als Teleskopfeder, bestehend aus den Teilfedern 27 und 28, ausge- bildet. Der Federteller 29, auf dem die innere Teilfuder 27 der Bremsfeder 8 aufliegt, ruht seinerseits auf einem Gewindebolzen 30, der zwecks genauer Einstellung der Spannung der Bremsfeder 8 verschieden tief in die Gewindeplatte 31 eingeschraubt werden kann. Diese Federanordnung erlaubt also bei kleiner
Baulange eine sehr weiche Federung und damit set : genaue Einstellung des Federdruckes.
In Fig. 2 wurde ferner die erfindungsgemasse Nachstellvorrichtung derBrcmseimichtung im einzelnen dargestellt. An dem beweglichen Bremsring 32 ist das Zugblech 33 befestigt, das mittels der Schraube 34, die eine Exzenterscheibe 35 trägt, in dem U-förmigen Bügel 36 festgeklemmt ist. Der U-förmige Bügel
36 hat eine Schneide 37, die in eine Kerbe des Betätigungshebels 38, der dem Betätigungshebel 13 nach
Fig. 1 entspricht, eingreift. Das feste Widerlager des Betätigungshebels 38 wird durch das Schneidenstück
39 gebildet, das seinerseits mittels der Schraube 40 mit dem feststehenden Bremsring 41 verbunden ist.
Der Betatigungshebel 38 ist zwecks Lagerung durch eine Öffnung 42 des U-förmigeri Bügels 36 geführt.
Wenn der Verschleiss der Bremsbeläge 24 ein bestimmtes Mass überschreitet, so wandert die Schnei- de 37 relativ zum Druckteller 43 nach links, und damit geht ein Teil des Hubes des Bremslaftmagneten für das Lüften der Bremse verloren. Eine Korrektur der Verlagerung der Schneide 37 lässt sich mit der er- findungsgemässen Einrichtung dadurch durchführen, dass die Schraube 34 gelöst und die Exzenterscheibe
35 mit Hilfe des Zapfens 44 gedreht wird, bis nach entsprechender Verschiebung des U-förmigen Bügels
36 auf dem Zugblech 33 die Schneide 37 die urspriingliche Lage wieder einnimmt.
Der erwähnte grosse
Hub des Brembüftmagneten. 7, der nur zum geringen Teil für den kleinen Lüfthub des beweglichen Brems- ringes 32 ausgenutzt wird, erlaubt eine relativ grosse Verlagerung der Schneide 37 infolge Verschleisses der Bremsbeläge 24, ehe das beschriebene Nachstellen der Bremseinrichtung erforderlich wird.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Elektromagnetisch betätigte Scheibenbremse zum Anbau an einen Elektromotor, wobei eine mit der Läuferwelle verbundene Bremsscheibe zwischen zwei, die Bremsbeläge tragenden Bremsringen, von denen einer feststeht, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe mit der Läuferwel- le des Elektromotors verbunden ist und der feststehende Bremsring die Widerlager für zwei oder mehr ein- armige Betätigungshebel trägt, während der axial bewegliche gelenkig mit den Betätigungshebeln verbun- den ist.