AT395922B - Wirbelstrombremse - Google Patents

Description

AT 395 922 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wirbelstrombremse zur Befestigung am Gehäuse einer Transmissionsvorrichtung eines Fahrzeugs, mit einem einen Induktor bildenden ringförmigen Stator, der frei auskragend am Gehäuse angebracht ist, wobei der Stator einen Kranz aus einer geraden Anzahl von zur Biemsenachse parallelen Spulen aufweist, die von einem im wesentlichen ringförmigen Querflansch getragen sind und jeweils einen 5 drehzylindrischen, den Flansch durchsetzenden Kern aus magnetischem Material sowie eine den Kon umgebende Drahtwicklung mit kreisrunder Form aufweisen, wobei ferner die benachbarten Spulen durch einen kleinen S^alt voneinander getrennt sind und der Flansch eine mittlere Durchtrittsöffhung aufweist, deren Durchmesser zumindest gleich dem Inkreisdurchmesser des Spulenkranzes ist, und mit einem Rotor, der zwei Scheiben aus ferromagnetischem Material aufweist, die den Stator einrahmen und beide durch eine mittlere Platte getragen sind, die 10 ihrerseits frei auskragend auf einem aus dem Gehäuse austretenden Wellenstumpf befestigt ist, wobei jede Scheibe mit einem an da* Platte befestigen Stutzring durch einen Kranz aus Ventilationsflügel bildenden Atmen einstückig verbunden ist und die Platte ihrerseits auf der dem Wellenstumpf axial gegenüberliegenden Seite mit einem Anschlußflansch eines Kardangelenks gekuppelt ist.

Bei einer Bremse dieser Art, wie sie aus der AT-PS 291.797 bekannt ist, ist man besonders daran interessiert, 15 daß durch ihre Montage an dem Gehäuse der Transmissionsvorrichtung und auf dem erwähnten Wellenstumpf der axiale Abstand zwischen diesen Elementen und dem Kardangelenk möglichst wenig verlängert wird und daß sie ein möglichst hohes Biemsmoment bei gegebenem Gewicht (gegebener Masse) und gegebenem Raumbedarf bzw. gegebenen Außenabmessungen erzeugen. Die bekannte Bremse hat acht induzierende Spulen.

Bezeichnet man mit (A) den Umkreisdurchmesser des Spulenkranzes, wobei dieser Durchmesser nahezu 20 gleich dem Gesamtdurchmesser der Bremse ist, mit (B) den Inkreisdurchmesser des Spulenkranzes, wobei dieser

Durchmesser nahezu gleich dem Durchmesser der mittleren Durchtrittsöffhung im Statorflansch ist, und mit (R) das Verhältnis (A/B), dann ist dieses Verhältnis (R) bei einer gattungsgemäßen Bremse mit acht Spulen größer als zwei und im allgemeinen etwa gleich 2,15 bis 2,20.

Wenn bei diesen Verhältnissen die "Weite” oder die horizontale Querabmessung des für die Bremse in dem 25 Fahrzeug zur Verfügung stehenden Raumes, der beispielsweise durch die beiden Gelenkträger des Fahrgestells des

Fahrzeugs begrenzt ist, gleich (A) ist, dann läßt sich im Inneren des Stators dieser Bremse kein Rotor unterbringen, bei dem die aus Tragring und (B) Befestigungsplatte gebildete mittlere Anordnung einen Außendurchmesser (C) aufweist, der größer als (A/2) ist.

Ferner ist der Durchmesser (C) unmittelbar abhängig von dem durch die Transmissionswelle des Fahrzeuges 30 und damit dem zwischen dem Motor und den Fahrzeugrädem durch diese Welle zu übertragenden Antriebs- und Bremsmoment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Durchmesser der zu übertragenden Elemente und damit die durch diese Elemente übertragbaren Drehmomente bei gegebener Gesamtbreite der Bremse zu vergrößern. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß bei einer Bremse der einleitend angegebenen Art die Anzahl 35 der Spulen gleich zehn ist, d. h. bei einer Bremse, bei der insbesondere die Spulen nahezu miteinander in Berührung stehen und der Durchmesser der mittleren Durchtrittsöffhung im Statorflansch mindestens gleich dem des Inkreisdurchmessers des Spulenkranzes ist.

Unter diesen Bedingungen ist das Verhältnis (R) kleiner als 2 und etwa gleich 1,85.

Bei einer Bremse, bei welcher die Spulen um die Achse der Bremse gleichmäßig verteilt angeordnet sind, ist 40 vorzugsweise vorgesehen, daß im Spulenkranz in einem Schnitt senkrecht zur Achse zwei seitliche Spulen übereinander liegen und der Statorflansch diese Spulenpaare mit zwei Seiten nahezu tangiert, wobei der Stotorflansch eine abgerundete Ecken aufweisende sechseckige Außenkontur hat, die außer den beiden die Paare übereinanderliegender Spulen nahezu tangierenden Seiten vier schräge Seiten aufweist, die jeweils eine der oberen und der unteren Spulen des Spulenkranzes nahezu tangieren. 45 Es sei bemerkt, daß die DE-PS 929.565 im Zusammenhang mit einer Wirbelstrombremse anderer Art 10 Spulen erwähnt, doch betrifft diese Ausführung nur Spulen mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt. Die Tatsache, daß die Anzahl von kreisförmigen Spulen bei Wirbelstrombremsen stets 8 betragen hat, u. zw. während mehrerer Jahrzehnte, spricht für das Vorhandensein eines Vorurteils der Fachwelt, eine größere Anzahl von Spulen als 8 anzuwenden. Einer der Gründe, weshalb vor der vorliegenden Erfindung im Falle kreisförmiger 50 Spulen die Wahl auf 8 Spulen gefallen ist, besteht darin, daß diese 8 Spulen von einer quadratischen Platte mit gerundeten Ecken getragen werden können. Beim Übergang von 8 auf 10 Spulen muß diese quadratische Form aufgegeben und es muß auf eine sechseckige Form zurückgegriffen werden. Diese sechseckige Form lag für den Fachmann nicht nahe, weil sie vor allem den Nachteil hat, daß sich eine große Höhe der montierten Bremse ergibt und daß bei der Lagerung und beim Transport der Bremsen nebeneinander ein großer Freiraum verbleibt. 55 Ein Aufgeben der quadratischen Form zugunsten der sechseckigen Form war deshalb nur in Verbindung mit den Vorteilen der erfindungsgemäßen Konstruktion möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht eines Teils einer elektrischen Bremse nach dem Stand der Technik (AT-PS 291.797); Fig. 2 in einer ähnlichen Ansicht einen Teil einer erfindungsgemäß ausgebildeten 60 elektrischen Bremse und Fig. 3 den Axialschnitt (ΙΠ-ΠΙ) nach Fig. 2.

In allen Fällen wird am Ausgang eines Achs- oder Getriebegehäuses eines Kraftfahrzeugs eine Wirbelstrombremse mit horizontaler oder weitgehend horizontaler Achse (x) angebracht, die aufweist: -2-

AT 395 922 B - Einen induzierenden Stator (1) mit einem weitgehend ringförmigen Flansch (2), der einen Kranz aus einer geraden Anzahl 2n von Spulen (3) trägt, die so angeordnet sind, daß ihre Enden eine ringförmige Folge ebener Magnetpole mit von Pol zu Pol wechselnder Polarität bilden, - und einen Rotor, in dem Ströme induziert werden, mit zwei ringförmigen Scheiben (4) aus ferromagnetischem Material, die den Stator axial einrahmen und jeweils an einer Folge der Pole des Stators voibei-laufen, von der sie durch ein geringe^ Spiel oder einen engen Luftspalt getrennt sind.

Der Flansch (2) wird durch das Gehäuse mittels eines Gestells in Form einer (nicht dargestellten) durchbrochenen Glocke getragen.

Er hat seinerseits in seiner Mitte ein durchgehendes kreisförmiges Loch (5) mit verhältnismäßig großem Durchmesser (D) und in seinem Rand (2n) kleinere durchgehende Löcher zur Aufnahme jeweils eines Kerns (6) in Anlage an dem betreffenden Loch, der zusammen mit einer den Kern umgebenden Drahtwicklung (7) mit kreisrunder Form eine Spule (3) bildet.

Die Kerne (6) sind vorzugsweise durch Polschuhe (8) abgeschlossen, die an den axial äußeren Enden der Kerne angebracht sind und die Magnetpole bilden.

Die Spulen (3) sind jeweils so bemessen und angeordnet, daß sie seitlich voneinander durch enge Spalte (i) getrennt sind, deren Breite einige Millimeter beträgt und etwa zwischen 2 und 5 Millimeter liegt, so daß einerseits bei der Montage ein Zusammenstößen der Spulen verhindert wird und anderseits eine minimale Ventilation zwischen den Spulen möglich ist.

Der Durchmesser (A) des Umkreises der Spulen (3) bzw. des Spulenkranzes ist etwa gleich der Gesamtbreite (L) der Bremse, die gleich der Gesamtbreite des Flansches (2) ist, der seinerseits über seinen Umfang durch einen umgebogenen Verstärkungs- und Schutzrand (12) begrenzt ist.

Der Inkreisdurchmesser (B) des Spulenkranzes ist etwa gleich dem Durchmesser (D) des Loches (5) und im allgemeinen etwas kleiner als der Durchmesser (D).

Die beiden Scheiben (4) sind jeweils mit einem Ring (9) durch einen Kranz aus Ventilatorflögel bildenden Armen (10) verbunden (von denen zur Vereinfachung der Zeichnung nur einer in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist), und die beiden Ringe (9) sind am Rande einer mittlere Platte (11) angeschraubt, die ihrerseits fest mit dem aus dem Gehäuse austietenden (nicht daigestellten) Wellenstumpf verbunden ist

Der Außendurchmesser (C) des aus den Ringen (9) und der mittleren Platte (11) zusammengesetzten rotierenden Teils muß immer kleiner als der Inkreisdurchmesser (B) des Spulenkranzes sein.

Bei der bekannten Bremse nach Fig. 1 sind acht Spulen (3) vorgesehen.

Das Verhältnis (R) von Umkreisdurchmesser (A) zu Inkreisdurchmesser (B) ist hierbei verhältnismäßig groß, d. h. größer als 2, und liegt im allgemeinen zwischen 2,15 und 2,20.

Bei dieser Ausbildung ist es nicht möglich, den Durchmesser (C) größer als (L/2) zu wählen.

Da der Durchmesser (E) der Transmissionswelle des Fahrzeugs und das durch die Welle maximal übertragbare Drehmoment unmittelbar mit dem Durchmesser (C) zusammenhängt (direkt proportional zu diesem ist), stößt man hier an eine Grenze, die sich bei Konstruktionen als hinderlich erweist, bei denen das Höchstmaß (L) fest vorgegeben ist, z. B. durch den Abstand zwischen den Längsträgem des Fahrgestells des Fahrzeugs, wenn die Bremse zwischen diesen Längsträgem angeordnet werden soll.

Um dieses Problem zu lösen, wird die gerade Anzahl der Spulen (3) erfindungsgemäß größer als acht gewählt.

Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Anzahl gleich zehn, was der Bildung eines Kranzes aus zehn Magnetpolen gegenüber jeder Rotorscheibe (4) entspricht

Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, daß es dadurch möglich ist, bei vorgegebener Querabmessung und axialer Länge der Bremse ein mindestens ebenso hohes Bremsmoment wie bei einer Ausführung mit acht Spulen bei gleichzeitig merklicher Vergrößerung der Durchmesser (B) und (D) und damit des Durchmessers (C) zu erzielen.

Daher sollte das Verhältnis (R) bei einer Bremse mit zehn Spulen, entsprechend dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, kleiner als 2 sein, vorzugsweise bei etwa 1,85 liegen. Mit anderen Worten, der Durchmesser (C), der äußerst nahe bei den Durchmessern (B) und (D) liegt, kann künftig, bei ansonsten gleichen Verhältnissen, größer als (L/2) sein.

Um die Gesamtbreite (L) der Bremse so weit wie möglich zu verringern, werden die Spulen des Spulenkranzes · gleichmäßig um die Achse (X) verteilt - so angeordnet, daß auf jeder Seite dieser Achse zwei Spulen vertikal übereinander liegen, d. h. symmetrisch zueinander in Bezug auf eine horizontale Ebene, die durch diese Achse verläuft

Außerdem ist der Flansch (2), genauer gesagt sein umgebogener Rand (12), horizontal durch zwei vertikale Seiten oder Wände begrenzt die praktisch tangential zu diesen übereinander angeoidneten Spulen verlaufen.

Der gesamte Umfang bzw. die Kontur des Flansches (2) - und damit auch sein umgebogener Rand (12) - hat im wesentlichen die Form eines Sechsecks mit abgerundeten Ecken, bei dem die erwähnten beiden vertikalen Seiten durch vier schräge Seiten (oder Wände) ergänzt sind, von denen jede weitgehend tangential zu einer der am weitesten oben und unten liegenden Spule (3) und einer zu dieser Spule benachbarten Spule verläuft, wobei diese sechs Seiten durch runde Abschnitte verbunden sind. -3-

Claims (2)

1. AT 395 922 B Wie die Zeichnung ferner zeigt, ist an jeder Scheibe (4) sowie an dem Ring (9) und den entsprechenden Armen (10) eine ringförmige Felge (13) angeformt, die zusammen mit diesen Armen und dieser Scheibe Kanäle für Kühlluft bildet. In den Ringen (9) sind Bohrungen (14) zur Aufnahme von Befestigungsschrauben vorgesehen. Und an der mittleren Platte (11) ist der Anschlußflansch (15) des Kardangelenks (16) mittels Schrauben befestigt. Lediglich zur Veranschaulichung sei erwähnt, daß bei einer Bremse, die bei Kälte ein Bremsmoment von 1700 mN erzeugen kann und eine Gesamtbreite (L) von 520 mm auf weist, durch die erfindungsgemäße Verwendung von zehn statt acht Spulen eine Vergrößerung des Durchmessers (B) von 240 auf 280 mm ermöglicht worden ist, wobei sich auch das Verhältnis (R) von 2,18 auf 1,48 verringert hat und sich die Außendurchmesser der Wicklungen ihrerseits von 140 auf 120 mm verringert haben. Diese Abwandlung hat eine Vergrößerung des Durchmessers (E) des Flansches (15) von 180 auf 220 mm und damit bei einer Bremse von 1700 mN die Verwendung eines Kardanantriebs ermöglicht, der normalerweise für Bremsen mit2800 mN vorgesehen ist. Nach Vorstehendem erhält man daher, unabhängig von der jeweils gewählten Ausführungsform, eine elektrische Bremse, die gegenüber herkömmlichen elektrischen Bremsen zahlreiche Vorteile hat, insbesondere folgende: - Sie gestattet die Verwendung einer Transmissionswelle und von Kardanantrieben mit größerem Durchmesser bei vorgegebener Gesamtbreite der Bremse, und - ihre spezifische Leistung ist wesentlich größer, als etwa um zehn Prozent, wenn man von acht auf zehn Pole bei vorgegebener Gesamtbreite übergeht, und dies ohne dar elektrischen Gesamtenergieverbrauch zu erhöhen. Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele liegen im Rahmen der Erfindung. Insbesondere ist es möglich, zwölf Spulen zu wählen. PATENTANSPRÜCHE 1. Wirbelstrombremse zur Befestigung am Gehäuse einer Transmissionsvorrichtung eines Fahrzeugs, mit einem Induktor bildenden ringförmigen Stator, der frei auskragend am Gehäuse angebracht ist, wobei der Stator einen Kranz aus einer geraden Anzahl von zur Bremsenachse parallelen Spulen aufweist, die von einem im wesentlichen ringförmigen Querflansch getragen sind und jeweils einen drehzylindrischen, den Flansch durchsetzenden Kern aus magnetischem Material sowie eine den Kern umgebende Drahtwicklung mit kreisrunder Form aufweisen, wobei ferner die benachbarten Spulen durch einen kleinen Spalt voneinander getrennt sind und der Flansch eine mittlere Durchtrittsöffnung aufweist, deren Durchmesser zumindest gleich dem Inkreisdurchmesser des Spulenkranzes ist, und mit einem Rotor, der zwei Scheiben aus ferromagnetischem Material aufweist, die den Stator einrahmen und beide durch eine mittlere Platte getragen sind, die ihrerseits frei auskragend auf einem aus dem Gehäuse austretenden Wellenstumpf befestigt ist, wobei jede Scheibe mit einem an der Platte befestigten Stützring durch einen Kranz aus Ventilationsflügel bildenden Armen einstückig verbunden ist und die Platte ihrerseits auf der dem Wellenstumpf axial gegenüberliegenden Seite mit einem Anschlußflansch eines Kardangelenks gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Spulen (3) gleich zehn ist.
2. 2. Wirbelstrombremse nach Anspruch 1, bei welcher die Spulen um die Achse der Bremse gleichmäßig verteilt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Spulenkranz in einem Schnitt senkrecht zur Achse (X) zwei seitliche Spulen übereinander liegen und dar Statorflansch (2) diese Spulenpaare mit zwei Seiten nahrau tangiert, wobei der Statorflansch (2) eine abgerundete Ecken auf weisende sechseckige Außenkontur hat, die außer den beiden die Paare übereinanderliegender Spulen nahezu tangierenden Seiten vier schräge Seiten aufweist, die jeweils eine der oberen und der unteren Spulen des Spulenkranzes nahezu tangieren (Fig. 2). Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-