Als Bremse oder Kupplung ausgebildete Einrichtung. Die Erfindun- bezieht sich auf eine als Bremse oder Kupplung ausgebildete Ein richtung, bei welcher die Brems- bzw. Kupp- lungskrä fte durch einen magnetischen Kraft- Iluss erzeugt werden, insbesondere für Fahr- zeng-e, wie auch für Werkzeugmaschinen, Aufzüge, Getriebe usw., welche Einrichtung dadurch gekennzeichnet ist,
dass der magne tische Kraftfluss von einem Dauermagnet- svstem erzeugt wird, wobei die Lagen von hlcmenten desselben in bezug auf die zu beeinflussenden Organe veränderlich sind, damit die Grösse des wirksamen Kraftfluss- anteils und dadurch die Grösse der auf die zu beeinflussenden Organe einwirkenden Kräfte einstellbar ist. .
Es sind Kupplungen bekanntgeworden, bei denen permanentmagnetisch erzeugte Kräfte zur Übertragung von Bewegungen, vor allem durch flüssigkeits- oder gasdichte Wandungen hindurch, Verwendung finden. All diesen Geräten ist im Gegensatz zu der #; orliegenden Erfindung gemeinsam, dass sie mit Permanentmagnetsystemen arbeiten, die in ihrer Kräftewirkung unveränderlich sind.
Derartige Kupplungen sind demnach nicht ausschaltbar, sondern dienen lediglich dem Zwecke der Übertragung von Drehmomenten unter Vermeidung einer direkten mechani- sehen Verbindung. Weiterhin sind Bremsen und Kupplungen bekanntgeworden, bei denen elektromagnetisch erzeugte Kräfte Verwen- dung finden. Dieses Prinzip hat bei zahlrei- eben Konstruktionen, wie z. B.
Lamellen kupplungen und -bremsen, Schienenbremsen, Scheibenbremsen und -kupplungen, Wirbel strombremsen und Bremsen und Kupplungen mit magnetischen Flüssigkeiten usw.,Terwen- dung gefunden. Bei derartigen Geräten las sen sich die erforderlichen Kräfte sehr leicht durch Verändern der sie erzeugenden .elek trischen Ströme auf die gewünschte Grösse einstellen. Gerade im Fahrzeugbetrieb sind durch dieses Prinzip erhebliche Schwierigkei ten bedingt, die sich letztlich in mangelnder Betriebssicherheit solcher Anlagen auswir ken, da. diese bei Ausfall der elektrischen Stromversorgung völlig unbrauchbar werden. Darüber hinaus belasten sie vor allem Stra ssenfahrzeuge durch das hohe Gewicht heute üblicher Stromquellen in beachtlichem Masse.
Auch der Ausfall von Schaltgeräten und elek trischen Leitungen kann zu schweren Be triebsstörungen führen.
Alle diese Schwierigkeiten werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt. Durch die Anwendung permanentmagnetisch er zeugter Kräfte entfällt die Notwendigkeit der Bereitstellung entsprechend dimensionierter Stromquellen sowie die Betriebsgefährdung, die im Versagen von Schaltgeräten, Leitimgs- brüehen usw. begründet liegt. Anderseits bietet der Erfindungsgedanke die Vorzüge der elektromagnetischen Anordnung, nämlich die Einstellbarkeit der Kräfte, in gleichem Masse wie diese. Die l-Iögliehkeit des Einstellens perma nentmagnetisch erzeugter Kräfte kann z. B.
dadurch erreicht werden, dass die Magnete zwischen Weicheisenpolschuhen derart ver stellt werden können, dass die von ihnen aus gehenden Kraftlinien über diese Polschuhe denjenigen Bauteilen zugeleitet werden, die zum Bremsen oder Kuppeln beeinflusst wer den müssen, während sie in der Ruhestellung der Anlage in eine solche Lage gebracht wer den, dass ihre Kraftlinien nur innerhalb der Weicheisenpolschube verlaufen.
Die Einrich tung wird selbstverständlich zweckmässig so ausgebildet, dass der 3Tagnet zwischen diesen beiden Endstellungen jede Zwischenlage ein nehmen kann, so dass der von ihm ausgehende Kraftfluss in einem beliebig einstellbaren Verhältnis teilweise über die Polschuhe die Brems- oder Kupplungskräfte liefert und teilweise innerhalb der Polschuhe naeh aussen hin wirkungslos verläuft. Die Grösse dieses Verhältnisses hängt allein von der Stellung der Magnete in bezug auf die Polschuhe ab.
Das Umlenken der Kraftlinien mit dem Ziele, sie nach aussen hin unwirksam zu ma chen, kann aber auch dadurch bewirkt wer den, da.ss die hfagnete aus ihren Polsehuhen heraus in besondere Leitstücke aus ferro- magnetischem Werkstoff hineinbewegt wer den, über die sich die Kraftlinien schliessen können und somit unwirksam werden.
Eine weitere Möglichkeit der Verstellung besteht darin, dass der Magnet mit vorzugs weise walzen- oder stabförmiger Gestalt mit zylinderförmigen Polflächen in einem Körper aus ferromagnetischemWerkstoff derart dreh bar gelagert ist., dass dieser in der Einschalt stellung der Bremse oder Kupplung einen Teil des magnetischen Kreises bildet, während sich die Kraftlinien in der Ausschaltstellung ausschliesslich über diesen Körper schliessen, ohne nach aussen hin wirksam zu werden.
Man kann aber auch die Verstellmöglich- keit dadurch schaffen, dass prismatische Magnete derart angeordnet sind, dass ihr Kraftfluss zum Zwecke des Bremsens oder Kuppelns über die zu beeinflussenden Bau elemente verläuft, während sie in der Ruhe- stellung dureh Kippen, Schrägstellen oder Aneinanderlegen so zusammengeführt sind, dass sie sich mit ungleichliami;,en Polen cinan. der nähern bzw. berühren, wodurch sich die von ihnen ausgehenden.
Kraftlinien ganz oder teilweise über die Magnete selbst schliessen und somit, nach aussen hin nur die gewünschte Wirkung ausüben.
Anstatt die magnetischen Kräfte durch Verstellung der Magnete zu beeinflussen, kann man auch so vorgehen, dass die Dauer magnete bzw. dieganzen lIa-lletsysteme einer seits undloder die zu beeinflussenden Brems- oder Kupplungselemente anderseits in ihrer Lage derart veränderlich angeordnet sind, dass sie zum Zwecke des Bremsens oder Kup- pelns einander genähert und zum Zwecke des Lösens oder Entkuppelns voneinander ent fernt werden können.
All diesen Möglichkeiten zur Einstellung permanentmagnetischer Kräfte zum Zwecke des Bremsens oder Kuppelns kann gemein sam sein, dass diese Kräfte von ihrer maimal möglichen Grösse beginnend bis zum völligen Verschwinden kontinuierlich eingestellt wer den können, ohne dass dabei der Kraftfluss eine den Magneten schädigende Unterbrechung erfährt.
Vielmehr kann der Einfluss desjeni gen Teils der von den Magneten ausgehenden Kraftlinien, .der nzeht zur Erzielung der jeweils geu-änschten Kraftwirkung benötigt wird, entweder durch Veränderung der Lage des Magnetsystems oder durch Umlenkung auf andere Bauelemente des Magnetspstems aufgehoben werden. Die meisten der genann ten Anordnungen können so ausgebildet. wer den, dass die zum Verstellen der 1Tagnete und damit zum Einstellen des gewünschten Brems oder Kupphlngszustandes erforderliche Kraft sehr klein ist, :da. sie von den magnetischen Kräften des Systems kaum beeinflusst wird.
Die Umsetzung dieser regelbaren Ma,net- kräfte in Brems- oder Kupplungskräfte kann auf verschiedene Art erfolgen. Man kann dies z. B. in der Weise durehführen, dass ein der Form der Magnete angepasster, als Kupp- lungs- oder Bremselement dienender elektri scher Leiter in dem Magnetfeld umläuft.. Bei der Formgebung des umlaufenden elektrisch leitenden Körpers muss man natürlich darauf bedacht sein, dass nicht unnötig grosse Luft spalte in den Magnetkreis eingeschaltet wer- den. Wenn man z.
B. mit Magnetanordnun gen arbeiten will, bei denen die Kraftlinien im vom elektrischen Leiter durchlaufenden Luftspalt parallel zur Drehachse des Leiters verlaufen, wird man also zweckmässig etwa scheibenförmig geformte elektrische Leiter verwenden. Wählt man dagegen eine Anord nung, bei -der die Kraftlinien senkrecht zur Drebaclise des elektrischen Leiters verlaufen, so muss man ihm eine hohlzylinderförmige Gestalt. neben. Dabei entstehen in diesem Lei ter in bekannter )Veise Foucault- oder Wirbel ströme, die bremsend wirken.
Für den Betrieb derartiger Anlagen ist die Betrachtung der Grössen: Oberfläche und Volumen des Wirbelstromkörpers bzw. der ihn durchsetzenden Feldstärke unter dem Ge sichtspunkt der Änderung der Bremsleistung mit der Drehzahl von grosser Wichtigkeit. Um nicht bei höheren Drehzahlen untragbare Bremszeiten zu erhalten, ist anzustreben, die Bremsleistung mindestens proportional mit der Drehzahl steigen zu lassen und hierzu das Verhältnis von Oberfläche zum Volumen des Wirbelstromkörpers bmv. zur Feldstärke auf einen entsprechenden Wert zu bringen.
Dieser Wert muss so gewählt werden, dass die durch die Foucaultschen Ströme im Wirbelstromkör- per erzeugte Wärme bei gegebenen Kühlver hältnissen so weit abgeführt wird, dass dessen Widerstandsver jrösserung infolge Tempera turerhöhung niemals so gross werden kann, dass das Bremsmoment mit- zunehmender Drehzahl kleiner wird.
Darüber hinaus muss bei der Bildung dieses Verhältnisses noch be- riieksiehtigt werden, dass bei Nennlast und höchstzulässiger Drehzahl der Widerstand des Wirbelstromkörpers keinen höheren Wert als den dreifachen, vorzugsweise das Doppelte seines Wertes bei Raumtemperatur erreicht.
Bei dieser Bremsart ist die Bremsleistung abhängi- g von der Grösse der auftretenden Wirbelströme. Die Wirbelströme ihrerseits erden grösser, je grösser die Inhomogenität des erzeugenden Feldes bei sonst gleichen Ver hältnissen ist.
Um grosse Bremsleistungen zu erzielen., muss daher als Abstand der auf den Leiter wirkenden Magnetpole ein für die Aus bildung der Wirbelströme günstigster Wert gewählt werden, der sieh aus der gegenseiti gen Beeinflussung der Pole im Sinne einer Steigerung der Inhomogenität des Feldes und einer tragbaren Grösse der dadurch beding ten Schwächung der Luftspaltinduktion er gibt.
Um eine weitere Steigerung der Brems wirkung zu erzielen, ist es zweckmässig, dass die Wirbelströme gleichzeitig in einem Kör per aus unmagnetisierbarem Werkstoff mit geringem elektrischem Widerstand und in einem den Kraftlinien-weg schliessenden Kör per aus ferromagnetischem Werkstoff von vorzugsweise grosser chemischer Reinheit er zeugt werden. Dabei verbindet man zweck mässig diese beiden Körper fest miteinander.
Die Anwendung regelbarer Permanent magnetsyst,eme ist nicht. auf das Prinzip der Bremsung mit Hilfe von Wirbelströmen be schränkt. Auch die bei Reibungsbremsen oder -kupplungen erforderliche Anpresskraft, die auf die mechanisch in Eingriff zu bringenden Teile wirksam werden muss, kann von ihnen erzeugt. werden. Auch bei Anordnungen, die ein ferromagnetisches, trockenes, pastenförmi- ges oder flüssiges Medium, wie z. B.
Eisen kügelchen, Eisenschrot, Eisenpulver oder der gleichen, mit oder ohne Gleitmittel, wie Öl, Graphit oder dergleichen, verwenden, um das Mass der Bremsung oder Kupplung veränder lich zu gestalten, lassen sich solche verstell baren Permanentmagnetsysteme zur Einstel lung des gewünschten R.eibun.gszustandes ver tuenden.
Da, die Bremsleistung, die Wirbelstrom- bremsen aufzubringen imstande sind, mit ab nehmbarer Drehzahl kleiner wird und gegen Null strebt., ist eine solche Anordnung vor wiegend bei hohen Drehzahlen vorteilhaft. Bei Fahrzeugen jedoch benötigt man auch im Stillstand häufig eine Abbremsung. Es wird daher zweckmässig sein, eine Wirbelstrom= bremse mit einer Reibungsbremse derart zu kombinieren, dass bei Betätigung der Brems- anordnung zunächst die Wirbelstrombremse und erst bei kleinen Geschwindigkeiten bzw. im Stillstand die Reibungsbremse wirksam wird.
Eine solche Anordnung hat den Vor teil, dass die grossen Bremsleistungen, die bei Fahrzeugen bei hoher Geschwindigkeit erfor derlich sind, im wesentlichen durch eine v er schleissfreie Bremse aufgenommen werden können, so da.ss dadurch die Reibungsbremse erheblich kleiner ausgelegt werden kann und trotzdem kaum einem Verschleiss unterliegt.
Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung, die in der Zeichnung darge stellt sind, sind nachfolgend beschrieben. Es bedeuten Fig.1 eine Schienenbremse, teilweise im Längsschnitt und teilweise in Ansicht, in Ar beitsstellung, Fig. 2 die Schienenbremse nach Fig. 1 in Ruhestellung, Fig.3 einen Querschnitt nach der Linie I- -I der Fig.1 durch den Bremskörper, Fig.4 einen Querschnitt nach der Linie <B>11-</B> -11 der Fig. 2 durch den Bremskörper,
nim 5 einen Längsschnitt durch eine WVir- b@'s romhrenuse in Arbeitsstellung, Fig. 6 die @\'irbelstrombremse nach Fig. 5 teihveise in Ansieht, teilweise im Querschnitt, in Arbeitsstellung, Fig.7 die -Virbelstrombremse nach Fig. 5 in Ansicht, teilweise im Querschnitt, in Ruhe Stellung, Fig. 8 ein Schaubild der Abhängigkeit der Bremskraft vom Polabstand bei verschiedenen Tuftspalten,
F ig. 9 eine ZVirbelstrombremse, teilweise 'n _" nsicht und teilweise im Querschnitt, in ' rbeitsstellung, Fig. 10 die Wirbelstrombremse nach Fig. 9 tei=v-eise in Ansicht und teilweise im Quer- #clinitt, in Ruhestellung, Fig. 11 einen Längsschnitt, durch eine Ein scheibenkupplung in Ruhestellung,
Fig. 12 einen Längsschnitt durch die Ein- ±3eheibenkupplung nach Fig. 11 in Arbeits stellung, Fig. 13 eine Lamellenkupplung im Längs schnitt in Ruhestellung, Fig. 14 die Lamellenkupplung nach Fig.13 im Längsschnitt in Arbeitsstellung, Fig. 15 eine W irbelstrombremse teilweise in Ansicht, teilweise im Querschnitt, in Ar- beitsstelhing,
Fig. 16 die Wirbelstrombremse nach Fig.15 teilweise in Ansicht, teilweise im Querschnitt, in Ruhestellung, Fig. 17 einen Längsschnitt durch die Wir belstrombremse nach Fig.1:
5 bzw. 16, Fig. 18 einen Längsschnitt durch eine Wir belstr ombr emse, Fig. 19 dieWirbelstrombremse nach Fig.18 teilweise in Ansicht, teilweise im Querschnitt, in Arbeitsstellung, Fig. 20 dieZVirbelstrombremse nach Fig. 18 teilweise in Ansicht, teilweise im Querschnitt, in Ruhestellung, Fig.21 einen Längsschnitt. durch eine Wirbelstrombremse,
in einer zwischen der Ruhe- und der Arbeitsstellung liegenden Stel lung, Fig. 22 dieWirbelst.rombremse nach Fig. 21 teilweise in Ansicht, teilweise im Querschnitt, in @A rbeitsstellun-, Fig. 23 die-Wirbelstrombremse nach Fig. 21 teilweise in Ansieht, teilweise im Querschnitt., in Ruhestellung, Fig. 24 eine Draufsicht auf einen Teil der Magnetsysteme der Wirbelstrombremse nach Fig. 21,
Fig.2:5 eine Einseheibenkupplung mit einem Medium aus Öl und Eisenpulver, in Ruhestellung, Fig.26 die Kupplung nach Fig.25 in Arbeitsstellung.
Bei der in den Fig. 1 bis 4 daro@estellten Schienenbremse d'edeutet 1 einen Teil des Rah mens des Fahrzeuges, das sieh mittels Rädern, von welchen nur das Rad 2 dargestellt ist, auf der Schiene 3 bewegen kann. Mit. dem Rah menteil 1 steht das Joch 4 in fester Verbin dung, in welchem der Bremskörper 5 in ver tikaler Richtung versehiebbar gelagert ist..
Im Bremskörper 5 befinden sieh die drehbar Ige- lagerten Magnete 6, die über das Zahnrad 7 und die Zahnstange 8 durch die Stossstange 9 und den Kolben 10 verstellt werden können. Der Kolben 10 kann im Zylinder 11 pneu matisch oder hydraulisch auf und ab bewegt werden. In der Arbeitsstellung drücken die Federn 12 den Bremskörper 5 mit geringem Druck gegen die Schiene, während die Ma gnete 6 sich in einer solchen Stellung befin den, dass ihr Kraftfluss über die Polschuhe und die Schiene geschlossen wird und somit die Haftkraft zwischen Bremskörper und Schiene die Bremsung bewirkt.
(Vgl. Fig. 3, wo der Kraftlinienverlauf durch Pfeillinie zeichnerisch dargestellt ist.) Die in Fig.2 gezeigte Ruhestellung wird dadurch erreicht, dass über die Leitung 13 ein Druckmedium unter den Kolben 10 in,den Zylinder 11 ein geleitet. wird, wobei sich der Kolben zunächst gegen die Kraft der Feder 14 nach oben be wegt und dabei über die Zahnstange 8 und das Zahnrad 7 die Magnete 6 wieder.in die in Fig.4 gezeigte Ruhestellung verdreht. Der dabei entstandene Kraftlinienverlauf ist in Fig. 4 durch Pfeillinie dargestellt.
Erst nach dem die Feder 14 vollkommen gespannt ist, beginnen sieh unter der weiteren Einwirkung des sich hebenden Kolbens 10 die Federn 12 zusammenzudrücken, bis der Bremskörper 5 frei über der Schiene schwebt. Wird zum Zwecke des Bremsens in der Leitung 13 der Druck vermindert., so sinkt. der Kolben 10 ab, und der Bremskörper 5 legt. sich zunächst unter der Kraft der Federn 12 auf die Schiene auf.
Im weiteren Verlauf dieser Kolbenbewe- gung, werden die Magnete 6 durch die Feder 14 in Arbeitsstellung verdreht.. Der gleiche Vorgang erfolgt bei Störungen, wie Bruch. oder Undichtwerden der Leitung 13 und ähn- hches, selbsttätig, d. h. immer dann, wenn die unabhängigen Steuerkräfte den entgegenwir kenden Kraftspeicher freigeben, so dass die ser, in diesem Fall die Feder 14, die Magnete in Arbeitsstellung verdrehen kann.
Unter un abhängigen Steuerkräften werden also die jenigen verstanden, die über Hebel, Ventile oder dergleichen willkürlich, allein vom Wil len des Bedienenden abhängig, ausgelöst wer den können. An dieser Stelle sei erwähnt, dass inan bekannte Verzögerungseinrichtungen, wie z. B. Drosselventile, einbauen kann, um das selbsttätige Ingangsetzen der Bremse bei Betriebsstörungen zu verlangsamen.
Der in Fig.3 .dargestellte Querschnitt durch den Bremskörper 5 und die Schiene 3 zeigt, dass der Bremskörper aus den. Magneten 6, den Polschuhen 15, den die Kraftlinien ebenfalls leitenden Bremsbacken 16 und Verschluss- stücken 17 aus unmagnetischem Material auf gebaut ist.
Der Verlauf der Kraftlinien, wie er in der Arbeitsstellung vorhanden ist, ist durch eine Pfeillinie gekennzeichnet; Fig.4 zeigt die Lage der Magnete 6 innerhalb ihrer Polschuhe 15 in Ruhestellung und durch eine Pfeillinie -den geschlossenen, Verlauf der Kraftlinien innerhalb dieser Polschuhe.
In den Fig. 5 bis 7 ist ein Ausführungs beispiel einer Wirbelstrombremse dargestellt. Auf der abzubremsenden Welle 18 sind die beiden aus ferromagnetischem Werkstoff be stehenden Scheiben 19 mittels der Schrauben 20 in Abstand voneinander befestigt. An den einander zugekehrten Flächen dieser Scheibe sind Kupferringe 21 z. B. durch Schweissen befestigt. Zwischen diesen Scheiben sind zwei Platten 22 aus unmagnetisierbarem Werk stoff mittels der Bolzen 2.3 über Zwischen stücke 24 verbunden. Diese Platten sind an ruhenden Teilender Maschine oder des Fahr zeuges befestigt.
In diese Platten sind auf einer Kreislinie in gleichen Abständen Pol schuhe 25 eingelassen. Der Abstand der Plat ten 22 ist so gewählt, dass zwischen den Pol schuhen 25 einerseits und den Kupferringen 21 anderseits ein Luftspalt gebildet wird, da mit sich die Scheiben 19 ohne mechanische Berührung frei drehen können. Zwischen den beiden Platten 22 ist die Scheibe 2:6 aus un- magnetisierbarem Material so angeordnet., dass sie um die Büchse 27 drehbeweglich ist. Die Büchse 27 ist durch Schrauben 28 mit den Platten 22 verbunden.
In der Scheibe 26 sind prismatische Dauermagnetkörper 29 so be festigt, dass sie in der Einschaltstellung den Polschuhen 25 gegenüberstehen. In den Plat ten 22 ist. ferner ein Hebel 20 gelagert, dessen Ifebelarm mit seinem kugelförmig gestalteten Ende 31 in ein Gegenlager 32 eingreift, wel ches mit der Scheibe 26 in fester Verbindung steht. Durch Betätigen des Hebels 30 wird die Scheibe 26 mit ihren Magneten 29 relativ zu den Polschuhen 25 verdreht.
Fig. 6 zeigt die Stellung, bei welcher die Magnete den Polschuhen 25 gegenüberstehen, also die Betriebsstellung der Wirbelstrom- bremse. Die Magnete 29 sind in der Richtung parallel zur Achse der Anordnung so magne tisiert, dass Nord- und Südpole miteinander abwechseln. Der Kraft.fluss verläuft demnach in dieser Stellung vom Nordpol des einen Magneten über den Polschuh durch den Luft spalt und den Kupferring 21 zur ferronragne- tischen Scheibe 19 und von dort wieder über Kupferring,
Luftspalt und Polschuhe zurück zum benachbarten Südpol. Die Ausschaltstel lung ist in Fig. 7 dargestellt. Durch Bet.äti- gnng cles Hebels 30 über das Gegenlager 3\_' wird die Scheibe 26 mit den eingelassenen Magneten so weit verdreht, dass die Magnete mit ihren Polen zwischen den Polschuhen stehen. In diesem Falle nimmt der magne tische Fluss seinen Weg von einem Nordpol zu dem Südpol des Nachbarmagneten quer durch die Polschuhe, ohne den Wirbelstrom- körper zu durchsetzen.
Der in Fig.6 einge tragene Abstand a zwischen den Polen der Magnete bzw. den Polschuhen ist hierbei so gewählt, dass für die Ausbildung der Wirbel- ströme ein günstigster Wert erzielt wird, der sich aus der gegenseitigen Beeinflussung der Pole im Sinne einer Steigerung der Inlromo- genit.ät des Feldes bei geringster Schwächurir der Luftspaltinduktion ergibt.
Der Einfluss dieses Polabstandes a ergibt sich aus dem irr. Fig. 8 dargestellten Schau bild. Hier ist. in Abhängigkeit vom Polabstand der Zierlauf der Bremskräfte K für verschie dene Luftspalte in Kurvenform dargestellt, und zwar zeigt die Kurve 33 in Fig. 8 die Grösse der Bremskraft bei einem Luftspalt von 2 nim, Kurve 34 bei einem Luftspalt von 2,5 mm und Kurve 3.5 bei einem Luftspalt von 3 mm.
Aus dem ausgeprägten Maximum die ser Kurven lässt sich; erkennen, dass die Ge- samtbrenrskraft bei richtiger Wahl des Pol abstandes nennenswert grösser wird als die Summe der Bremskräfte einer gleichen An- zahl von Einzelanordnungen, die sieh in eineng so grossen Abstand voneinander befinden, dass sie sich gegenseitig nicht. beeinflussen. Die Grösse des optimalen Polabstandes hängt von dem mir Zierwendung kommenden Magnet werkstoff und der Form der Pole ab.
Bei der Wirbelstrombremse nach den Fig. 9 und 10 sind quer zu ihrer Längsachse magnetisierte, walzen- oder stabförmige i1a- gnete 3-6 mit z@-linderförrnigen Polflächen in einem gesonderten, die Kraftlinien schliessen den ferromagnetischen Körper 37 drehbar gelagert.. Zwischen diesen Magneten sind Weicheisenpolsehuhe 38 mit entsprechend gekrümmten Flächen angeordnet.
Die Kör per 37 sowie die Polschuhe 38 sind in einen scheibenförmigen Trägerkörper 39 aus un- magnetisierbarem Werkstoff eingespritzt.. Um die auf einer Kreislinie angeordneten lIa- gnetsv steme läuft frei beweglieb die aus ferro- magnetischem Werkstoff bestehende Brems trommel 40, die innen mit. dem Kupferring 41 belegt ist, dessen Durchmesser so gross ist, dass sieh der Luftspalt. 42 bildet.
Der Kraft linienverlauf ist aus den in der Fig. 9 einge zeichneten Pfeilen erkennbar. Die drehbaren Magnete können dureli an ihren Achsen 43 angreifende Hebel 44 in Pfeilrichtung betätigt werden. Zu diesem Zweck befindet sieh an dem freien Ende eines jeden Hebels ein Zap fen 45, der in dein Langloch 46 einer dreh- be@vegliehen Scheibe 47 gleitet.
Bei einer Dreh bewegung dieser Scheibe werden. die Zapfen 45 mitgenommen und verdrehen auf diese Weise die l,1agnete um 90 . Fig. 9 zeigt die Betriebs stellung, bei welcher die Magnetpole den Pol- sehuhen gegenüberstehen.
Durch Drehen der Scheibe 47 in Pfeilrichtung wird die Ruhe stellun g bewirkt, bei der die Kraftlinien ent sprechend dem in Fig.10 eingezeichneten Pfeil ganz in dem R.ilei-,sehlusskörper@ 37 ver laufen. Auf diese Weise wird erreicht., dass die Polschuhe 38 völlig frei von Kraftlinien sind.
Die in den Fig.11 und 12 dargestellte magnetische Kupplung besteht aus einem treibenden und einem getriebenen Teil. Der getriebene Teil setzt. sieh zusammen aus einem ferromagnetischen Rotationskörper 47, der auf eine Welle 48 aufgekeilt ist. Im Körper 47 befindet sich ein ringförmiger Raum, in wel chem ein ringförmiger, in radialer Richtung magnetisierter Magnet 49 axial versehiebbar angeordnet ist.
Dieser Magnet ist an einem Ring 50 aus unmagnetisierbarem Material be festigt., der wiederum mit dem an dem Flansch 51 angebrachten Gestänge 52 verbunden ist. Der Flansch 51 ist auf der Welle mittels eines Ilebels 5 3 und Klaue 54 derart verschiebbar, dass durch Betätigung des Handgriffes 55 der Flansch 51 mit dem Gestänge 52 axial bewegt werden kann, wobei dann der ring förmige Magnetkörper 49 aus dem ringförmi gen Raum des Körpers 47 heraustritt.
Der dem Körper 47 gegenüberliegende Körper 56 besteht aus zwei ringförmigen, konzentrisch zueinander angeordneten Magnetpolsehuhen 57 und 58, von denen ein ringförmiger Raum begrenzt wird. Der innere ringförmige Ma- gnetpolsehuh ist auf einem Körper 60 befe stigt, der gleichzeitig das Kugellager 61 trägt. Dieses Kugellager dient zur Lagerung der Seheibe 64, die axial verschiebbar auf einer Keilwelle 59 angeordnet ist. Der Körper 60 ist. weiterhin mit dem Flansch 62 der Welle 48 durch Schrauben 63 verbunden.
Mit der Welle 48 drehen sieh also gleichzeitig auch die beiden Körper 47 und die ringförmigen Polschuhe 57 und 58 sowie der Ringmagnet mit seinen zugehörigen Steuerorganen. Wenn nijn der Ringmagnet während der Umdrehung des treibenden Teils mittels des Handgriffes 55 aus dem Körper 47 in den freien Raum zwischen den konzentrischen, ringförmigen Polschuhen hineinbewegt wird, dann werden diese Polschuhe magnetisch induziert, so dass bei der dargestellten Ausführungsform der innere Polsehuhring zu einem Nordpol und der äu )
ere zu einem Südpol wird. Unter dein hinfluss des so entstehenden magnetischen Feldes wird die anzutreibende Scheibe 64 fegen den Druck der Feder 65 angezogen und legt sich an die Polschuhe an. Wird nun der Magnetring 49 weiter in den Raum zwi schen den Polschuhen hineingeschoben, so wächst der Anpressdruck infolge der steigen- den magnetischen Wirkung so weit an, bis schliesslich die Scheibe 64 durch die entste hende Reibung mitgenommen wird. Dieser Zustand ist in der Fig.12 veranschaulicht.
Zum Lösen der Kupplung wird der Hand griff 55 in entgegengesetzter Richtung be wegt, wobei der ringförmige Magnet wieder in den Körper 47 zurüekgesehoben wird, so dass sich die Kraftlinien innerhalb dieses Kör pers schliessen. Die angetriebene Scheibe 64 wird von der Feder 65 wieder in die Aus gangsstellung zurückbewegt. Diese Bewegung ist durch den Stellring 66 begrenzt.
In den Fig. 13 und 14 ist eine La.mellen- kupplung dargestellt, bei welcher die An- presskraft zwischen den Lamellen durch regel bare Magnetsysteme erzeugt wird. Fig.13 zeigt die Kupplung im ausgeschalteten, Fig. 14 im eingeschalteten Zustand. Auf der Betriebswelle 94, die mit Keilnuten versehen ist, sind die Lamellen 95 axial verschiebbar angeordnet..
Weiter trägt. diese Welle einen Polschuhkörper 96, über den die Kraftlinien der Magnete 97 in Arbeitsstellung über die Welle 94 auf die Lamellen 95 geleitet werden. Zwischen den Lamellen 95 befinden sich Aussenlamellen 98, die in dem aus ferro- ma.gnetischem Werkstoff bestehenden Gehäuse 99 gelagert und durch Keilnuten gegen Ver drehen gesichert sind. Weiter befinden sich in dem Gehäuse 99 zylindeiförmige Hohl räume, in welchen die Magnete 97 drehbar gelagert sind.
In Fig. 13 haben die Magnete 97 eine solche Stellung, dass ihr Kraftfluss sich innerhalb des Gehäuses 99 in Pfeilrich tung schliesst. Die Magnete können durch auf ihre Achse befestigte Zahnräder 100 mittels der Zahnstangen 101 über den Flansch 102 von der Hebelanordnung 103 verdreht wer den. Wird diese Hebelanordnung betätigt, so verschiebt sieh der Flansch 102 auf der Welle 104 und damit auch die Zahnstangen 101, die in Dingriff mit den Zahnrädern 100 die Magnete 9 7 um 90 verdrehen.
In dieser Stel lung kommen die Magnete mit dem Polschuh körper 96 in Verbindung, so dass jetzt- der Kraftfluss von dem Magneten 97 ausgehend über den Polschuhkörper 96 weiter über die Welle 9-1- zu den Innenlamellen 95, über die Aussenlamellen<B>98</B> in das Gehäuse 99 und von diesem zurück auf den andern Magnet pol verläuft.
Werden diese Magnete in die vorbeschriebene Stellung gebracht-, so breitet sich zwischen den aus ferromagnetischem Werkstoff bestehenden Innen- und Aussen lamellen ein magnetisches Feld aus, welches das Bestreben hat, in Abhängigkeit von der Grösse des Kraftflusses diese Lamellen an einanderzupressen. Der Grad der Reibung zwischen den Lamellen kann durch die Stel lung der Magnete zu den kraftflussführenden Teilen auf jeden Zwischenwert eingestellt werden. In voll eingeschalteten i Zustand ist die Kupplung zeichnerisch in Fig.11 dar gestellt.
Bei der '@% irbelstrombremse nach den Fig. 1:5 bis 17 sind auf einem an ruhenden 1la.schinenteilen, z. B. einem Winkeleisen, be festigten Körper 67 zwei Scheiben 68, 69 aus unmagnetisierbarem Werkstoff angeordnet, die sternförmige Gestalt besitzen und von denen eine jede längs ihres Umfanges Ma gnete 70 trägt., die in axialer R,icht-ung in bezug auf die Dreliaehse so magnetisiert sind,
dass die an der einen Scheibe befestigten Magnete mit entgegengesetzter Polarität den an der andern Scheibe befestigten gegenüber stehen (siehe Fig.l5).
Diese Körper können auf dem Körper 67 mittels des Zahnrades 71 und der an den Scheiben befindlichen Innen. und Aussen ver- zahnun:g 7'? und 73 durch Bet-ätigüng des Hebels 71 so gegeneinander verdreht. werden, dass die ungleichnamig magnetisierten Ma- gnete sich, berühren (siehe Fig. 16), wobei ihre magnetische Wirkung nach aussen aufgehoben wird, weil die Kraftlinien nunmehr im In nern der Magnete verlaufen.
Im Betriebszu stand stehen die 1-1agnet.e auseinander (siehe Fig. 15), und ihr Kraftfluss verläuft beispiels- weise vom Nordpol über einen am ,Magneten befestigten dünnen Polschuh 75 (Fig.17) über den Luftspalt durch die Kupferscheibe 76 zur aus ferromagnetiscliem '@Terli:stoff be stehenden Bremstrommel 77, die den Magne- ten auf drei Seiten umfasst. Von dieser flie ssen die Kraftlinien über Kupfer, Luftspalt und Polschuh zum Südpol des Magneten zu Hick.
Die hierbei in dem Leiter entstehenden Wirbelströme bewirken eine Bremsung der Bremstron Zmel und der damit verbundenen Zfelle 78.
Die Fi-.18 bis 20 zeigen eine Ausfüh- rungsform@einer V irbelstronibremse, bei der durch Kippen oder Schrägstellen die Magnete mit- ihren ungleichnamigen Polen zur Berüh rung gebraeht werden, so dass sich ihr Kraft fluss in ihnen selbst. schliesst. Auf der abzu bremsenden Welle 118 ist die Bremstrommel 119 aus ferromagnetisch.em Material durch den Stift 120 befestigt..
Die Welle 118 kann an ihrem freien Ende durch das Lager 121 im Bremsschild 122 abgefangen werden. Die ses Bremsschild 122 ist an ruhenden Teilen der Masehine oder des Fahrzeuges, die durch den Winkel 123 angedeutet sein sollen, befe stigt. Die Bremstrommel 119 umfasst mit ihren zylinderförmigen Rippen 121 die 1Ta- gnete 12.5 auf drei Seiten. Diese Rippen 121 tragen auf ihren den lIagiieten zugewanclten Seiten einen Belag 1'j6 aus Kupfer oder einem andern elektriseh gut leitenden Mate rial.
Die 3lagnete 125 sind über kleine Wel len 127 im Bremsschild 122 drehbar gelagert. Sie sind quer zu ihrer Drehachse derart magnetisiert, dass benachbarte Magnete mit entgegrengesetzter Polarität. auf die Brems trommel zuweisen und tragen an ihren Polen Polschuhe l38 aus ferromagnetiseliem Mate rial.
Bei der Wa.hl des gegenseitigen Polab standes der über den ganzen -Umfang der Bremsanordnung verteilten Magnete wird auf die Beschreibung des Schaubildes Fig. 8 ver wiesen.
Das Kippen bzw. Schrägstellen der Magnete aus der Arbeitsstellung, die in Fig. 19 gezeichnet ist., in die in Fig. 20 wie- der,-e---ebene Ruhestellung erfolgt von dem Handhebel 129 über die Kurbelarme 130, die in die LatiYlöclier 131 in der am Bren zssehild 122 drehbar gelagerten Scheibe 132 eingreifen und -die auf den --lIa-netwell.en 127 befestigt sind.
In der Arbeitsstellung verlaufen die Kraftlinien vom Nordpol eines Magneten über dessen Polschuh, den Luftspalt, den heiter, die Bremstrommel und weiter über den Leiter und: den Luftspalt zum Polschuh des Südpols des nächstfolgenden Magneten, von dort durch diesen Magneten selbst und von dessen.
Nordpol in vorbeschriebenerWeise zum Südpol der ersten Magneten. Durch Be- @vegen des Handhebels 129 und das dadurch bewirkte Kippen der Magnete legen sich deren Polschuhe in der in Fig.20 gezeichneten 'eise derart aneinander, dass der Kraftfluss aussehliesslieh von Magnet zu Magnet ver läuft. Da nunmehr keine Kraftlinien mehr auf den Leiter einwirken können, ist die Breiase abgestellt.
In den Fig.21 bis 24 ist. eine Ausfüh- riingsforni. einer Wirbelstrombremse darge stellt., bei der ein feststehender Körper 79 einen zweiten ringförmigen Körper 80 trägt, auf dem die Ringscheiben 87. über die Zahn- riider 82 verdreht . werden können. Zu diesem Zweck haben diese Scheiben 81 an einem Teil ihres Innenkreises eine Verzahnung 83.
Der Körper 80 weist. mehrere nebeneinanderlie- (rendc Ausnehmungen oder Schlitze 84 auf, iii welehein die Magnetträger 85 mit den Magneten 86 radial beweglich angeordnet sind. Die gleichzeitige Bewegung der Magnet triiger erfolgt durch Bolzen 87, die an ihren Enden in spiralig verlaufenden Langlöchern 88 der Scheiben 81 geführt, sind.
Durch die l)ewegung dieser Scheiben in der einen oder anfflern Richtung mittels der Zahnräder 82 @verderr diese Magnetträger in radialer R.ich- tung hin oder her bewegt. Die Bremstrommel 89 trägt. auf ihrer Innenseite die Kreisring seheiben 90 aus Kupfer oder einem andern elektrisch leitenden Stoff, die sich in Arbeits stellung zwischen den Magneten 86 frei drehen l:ünnen (siehe Fig. 21).
In diesen Kreisring seheiben entstehen unter der Einwirkung des von den Magneten ausgehenden Feldes W ir- belströnie, die die Bremsung der Trommel<B>89</B> wid der damit verbundenen Welle 91 verur- saehen. Die Bremskraft kann hierbei dadurch gelindert werden, dass die Magnete in radialer Richtung mehr oder weniger in den Bereich der kreisscheibenförmigen Leiter gebracht werden.
Der die Wirbelströme verursachende Kraftfluss verläuft hierbei von dem Nordpol eines Magneten über den Luftspalt., den Kup ferleiter, über den zweiten Luftspalt zum Süd pol des gegenüberliegenden Magneten, von dort durch den ferromagnetisehen Magnet träger hindurch zu dem daneben angeordne ten Nordpol und von dort. zurück über Luft spalt, Leiter, Luftspalt. zu dem gegenüber liegenden Südpol auf dem ersten Magnet träger zurück. Zur Verdeutlichung des Kraft flusses ist dieser in gestrichelten Linien in der Fig. 24 gezeichnet.
Die Betriebsstellung der Wirbelstrombremse ist aus Fig. 22 zu er kennen. Hier befinden sich die Magnete ganz im Bereich der Ringscheiben aus Kupfer, wo bei die Enden der Führungsachsen 87 die äusserste Lage in den spiraligen Langlöchern erreicht haben. Fig. 23 zeigt die Ruhestellung, bei welcher die Magnete aus dem Bereich der scheibenförmigen Leiter herausbewegt und in Pfeilrichtung auf den Mittelpunkt derBremse zu bewegt worden sind.
In dieser Stellung können demnach keine Wirbelströme mehr entstehen, und die Bremswirkung ist. somit. aufgehoben. Die beiden Zahnräder 82 werden durch eine Welle 92 mittels des Handhebels 93 betätigt.
Die Fig. 25 und 26 zeigen eine Kupplung, bei der die Reibung zwischen d en in Eingriff zu bringenden Teilen über ein Medium aus Öl und Eisenpulver unter dem Einfluss eines regelbaren Dauermagnetsystems in gewünsch- l em Masse eingestellt werden kann. Die im Lager 105 laufende angetriebene Welle 106 trägt ein Gehäuse 107 in Form eines hohlen Rotationskörpers aus ferromagnetisehem Werk stoff, das zum Teil mit. einem Öl- und Eisen- pulvergemisch 108 gefüllt ist.
Im Zentrum des (xehäuses 107 ist das Lahmer 109 zur Auf nahme des freien Endes der anzutreibenden Welle 110 angebracht. Auf dieser Welle 110 ist die Kupplungsscheibe 111 befestigt, die wie diese aus ferromagnetischem Material be steht.. Das Gehäuse 10'7 trägt einen zylinder- förmigen Ansatz 112, der die Welle 110 in einem solchen Abstand umgibt, dass der ring förmige, radial magnetisierte Magnet 113 in ihn hineingeschoben werdien kann.
Diesem zylindrischen Ansatz 112 gegenüber ist auf der Welle 110 ein topfförmiger Körper 11.1 aus ferromagnetischem Material befestigt, der ebenfalls den Ringmagneten 113 in sich auf nehmen kann.
Aus der in Fig. 25 gezeichneten Ruhestellung heraus, in der der Magnet 113 in dem topfförmigen Körper 114 liegt, der, wie durch Pfeillinie angedeutet, dessen magnetischen Kraftfluss schliesst., kann durch Verschieben des Ringmagneten über die Schubstangen 115 und den Flansch 116 durch den Handhebel 117 die Kupplung eingeschal tet werden.
Hat man durch Bewegen des Ile- bels 117 den Magneten in die Lage versclio- ben, die in Fig. 26 gezeichnet ist., so verläuft. sein Kraftfluss nunmehr vom Nordpol des Magneten über den zylinderförmigen Ansatz 112, das Gehäuse 1.07, das Öl- und Eisenpul- vergemisch 108, die Kupplungsscheibe 111 und die Antriebswelle 110 zurück zum Südpol des Magneten, wie in Fig.26 als Pfeillinie eingezeichnet ist.
Unter der Wirkung des magnetischen Kraftflusses wird das Öl- und Eisenpulvergemisch 108 fest zwischen das Gehäuse 1.07 und die Kupplungsscheibe<B>11.1</B> gezogen und stellt somit je nach Grösse des eingestellten Kraftflusses eine mehr oder min der feste Verbindung zwischen diesen bei den her.
sehen Polschuhen derart. verstellbar sind, da!;') zurn Zwecke des Bremsens oder Kuppelns die Kraftlinien über diese Polschuhe und die ztt beeinflussenden Bauelemente ziuti Zwecke des Lösens der Bremse oder Kupplung mindestens teilweise innerhalb der Polschuhe verlaufen.
2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein quer zu seiner Läti,saclise magnetisierter, prismatischer Magnetkörper mit zylinderförmigen Polflächen zwischen Weicheisenpolschuhen drehbar angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass prismatische Magnete derart zwischen Weicheisenpolschuhen angeordnet sind und finit diesen ein Magnetsystem bilden, dass die Elemente dieses Magnetsystems senkrecht. zur Magnetisierungseinrichtung der Magnete und relativ zueinander verschiebbar sind.
4. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Magnete der art verstellbar sind, da.ss die Kraftlinien zum Zwecke des Bremsens oder Kuppelns den zu beeinflussenden Bauelementen zugeleitet, zum Zwecke des Lösens der Bremse oder Kupplung mindestens teilweise über geson derte ferromagnetische Leitstücke geführt werden.
5. Einrichtung nach Patentanspruch Lind Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass quer zu ihrer Achse magnetisierte, pris matische Magnete mit zylinderförmigen Pol flächen zwischen Weicheisenpolschuhen und einem gesonderten, die Kraftlinien schliessen den, ferromagnetisehen Körper drehbar an geordnet sind.
6. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete zwischen den in Einschalt stellung die Kraftlinien führenden Bauele menten einerseits und gesonderten, in Aus schaltstellung die Kraftlinien schliessenden ferromagnetischen Körpern anderseits ver schiebbar angeordnet sind.
7. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass prismatische, quer zu ihrer Längsaelise magnetisierte Magnete
Device designed as a brake or clutch. The invention relates to a device designed as a brake or clutch in which the braking or coupling forces are generated by a magnetic force, in particular for vehicles, as well as for machine tools, elevators, Gearbox etc., which device is characterized
that the magnetic force flow is generated by a permanent magnet system, the positions of the elements of the same in relation to the organs to be influenced, so that the size of the effective force flow component and thus the size of the forces acting on the organs to be influenced can be adjusted is. .
Couplings have become known in which permanently magnetically generated forces are used to transfer movements, especially through liquid-tight or gas-tight walls. All of these devices are in contrast to the #; The present invention has in common that they work with permanent magnet systems, which are invariable in their force effect.
Such clutches can therefore not be switched off, but only serve the purpose of transmitting torque while avoiding a direct mechanical connection. Furthermore, brakes and clutches have become known in which electromagnetically generated forces are used. This principle is used in numerous constructions such as B.
Multi-disc clutches and brakes, rail brakes, disc brakes and clutches, eddy current brakes and brakes and clutches with magnetic fluids, etc., have been used. In such devices, the required forces can be set very easily to the desired size by changing the electrical currents they generate. Particularly in vehicle operation, this principle causes considerable difficulties, which ultimately result in a lack of operational safety in such systems because. these become completely unusable if the electrical power supply fails. In addition, they put a considerable strain on road vehicles in particular due to the high weight of current sources of electricity.
The failure of switching devices and electrical lines can also lead to serious operational disruptions.
All of these difficulties are eliminated by the present invention. The use of permanently magnetically generated forces eliminates the need to provide appropriately dimensioned power sources and the operational hazard caused by the failure of switchgear, control broths, etc. On the other hand, the idea of the invention offers the advantages of the electromagnetic arrangement, namely the adjustability of the forces, to the same extent as this. The l-Iögliehkeit of setting permanent magnetically generated forces can, for. B.
can be achieved in that the magnets between soft iron pole pieces can be adjusted so that the lines of force going from them are fed through these pole pieces to those components that have to be influenced for braking or coupling, while they are in the rest position of the system They are able to ensure that their lines of force run only within the soft iron pole push.
The device is of course expediently designed so that the 3Tagnet can take any intermediate position between these two end positions, so that the force flow from it supplies the braking or clutch forces in an arbitrarily adjustable ratio, partly via the pole pieces and partly within the pole pieces outside is ineffective. The size of this ratio depends solely on the position of the magnets in relation to the pole pieces.
The deflection of the lines of force with the aim of making them ineffective to the outside, can also be effected by moving the magnets out of their pole shoes into special conductive pieces made of ferromagnetic material, over which the Can close lines of force and thus become ineffective.
Another possibility of adjustment is that the magnet, preferably in the form of a roller or rod with cylindrical pole faces, is rotatably mounted in a body made of ferromagnetic material so that it forms part of the magnetic circuit when the brake or clutch is switched on , while the lines of force in the switch-off position close exclusively via this body without being effective on the outside.
However, the adjustment option can also be created by arranging prismatic magnets in such a way that their power flow for the purpose of braking or coupling runs over the components to be influenced, while in the rest position they are brought together by tilting, inclining or placing them next to one another are that they deal with unequally;, en Poland cinan. approach or touch, whereby the emanating from them.
Close lines of force completely or partially via the magnets themselves and thus only exert the desired effect on the outside.
Instead of influencing the magnetic forces by adjusting the magnets, one can also proceed in such a way that the permanent magnets or the entire lIa-lletsysteme on the one hand and / or the brake or clutch elements to be influenced on the other hand are arranged so that their position can be changed in such a way that they are for the purpose when braking or coupling can be approached and removed from each other for the purpose of releasing or uncoupling.
All of these options for setting permanent magnetic forces for the purpose of braking or coupling can have in common that these forces can be continuously adjusted from their maximum possible size, starting until they disappear completely, without the flow of force experiencing an interruption that would damage the magnet.
Rather, the influence of that part of the lines of force emanating from the magnets, which is needed to achieve the required force effect, can be canceled either by changing the position of the magnet system or by deflecting it to other components of the magnet system. Most of the arrangements mentioned can be designed in this way. who the fact that the force required to adjust the 1 magnets and thus to set the desired braking or coupling state is very small: da. it is hardly influenced by the magnetic forces of the system.
These controllable net forces can be converted into braking or clutch forces in different ways. You can do this e.g. B. in such a way that an electrical conductor adapted to the shape of the magnets and serving as a coupling or braking element rotates in the magnetic field. When shaping the circulating electrically conductive body, one must of course be careful that this is not unnecessary large air gaps are switched on in the magnetic circuit. If you z.
B. wants to work with Magnetanordnun conditions in which the lines of force in the air gap running through the electrical conductor run parallel to the axis of rotation of the conductor, so it will be useful to use approximately disc-shaped electrical conductors. If, on the other hand, you choose an arrangement in which the lines of force run perpendicular to the axis of rotation of the electrical conductor, you have to give it a hollow cylindrical shape. Next. In this process, Foucault currents or eddy currents, which are known to occur in this conductor, have a braking effect.
For the operation of such systems, the consideration of the variables: surface and volume of the eddy current body or the field strength penetrating it, from the point of view of the change in braking power with speed, is of great importance. In order not to obtain unacceptable braking times at higher speeds, the aim should be to increase the braking power at least proportionally with the speed and, for this, the ratio of surface area to volume of the eddy current body bmv. to bring the field strength to an appropriate value.
This value must be chosen so that the heat generated by the Foucault currents in the eddy current body is dissipated to such an extent that the increase in resistance due to the increase in temperature can never be so great that the braking torque decreases with increasing speed .
In addition, when establishing this ratio, it must be taken into account that at nominal load and maximum permissible speed the resistance of the eddy current body does not reach a value higher than three times, preferably twice its value at room temperature.
With this type of braking, the braking power depends on the size of the eddy currents that occur. The eddy currents, for their part, earth greater, the greater the inhomogeneity of the generating field under otherwise identical conditions.
In order to achieve high braking power, the distance between the magnetic poles acting on the conductor must therefore be chosen as the most favorable value for the formation of eddy currents, which can be seen from the mutual influence of the poles in the sense of an increase in the inhomogeneity of the field and an acceptable size the resulting weakening of the air gap induction he gives.
In order to achieve a further increase in the braking effect, it is advisable that the eddy currents are generated simultaneously in a body made of non-magnetizable material with low electrical resistance and in a body made of ferromagnetic material, preferably of great chemical purity, which closes the lines of force . It is practical to connect these two bodies firmly together.
The use of adjustable permanent magnetsyst, eme is not. limited to the principle of braking with the help of eddy currents. They can also generate the contact pressure required in the case of friction brakes or clutches, which must act on the parts to be mechanically engaged. will. Even with arrangements that use a ferromagnetic, dry, pasty or liquid medium, such as B.
Iron balls, iron shot, iron powder or the like, with or without lubricants such as oil, graphite or the like, use to make the amount of braking or clutch changeable, such adjustable permanent magnet systems can be used to set the desired R.eibun understanding the condition.
Since the braking power that eddy-current brakes are able to provide becomes smaller as the speed decreases and tends towards zero, such an arrangement is advantageous primarily at high speeds. In the case of vehicles, however, braking is often required even when the vehicle is stationary. It will therefore be expedient to combine an eddy current brake with a friction brake in such a way that the eddy current brake first becomes effective when the brake arrangement is actuated and the friction brake only becomes effective at low speeds or at a standstill.
Such an arrangement has the advantage that the large braking power required in vehicles at high speed can essentially be absorbed by a wear-free brake, so that the friction brake can be designed to be considerably smaller, but hardly at all is subject to wear and tear.
Embodiments of the device according to the invention, which are Darge in the drawing, are described below. 1 shows a rail brake, partly in longitudinal section and partly in view, in working position, FIG. 2 shows the rail brake according to FIG. 1 in the rest position, FIG. 3 shows a cross section along the line I- -I of FIG Brake body, FIG. 4 a cross section along the line <B> 11- </B> -11 in FIG. 2 through the brake body,
5 shows a longitudinal section through a WVirbel's romhrenuse in the working position, FIG. 6 shows the vortex current brake according to FIG. 5 in part, partly in cross section, in the working position, FIG. 7 the vortex current brake according to FIG View, partially in cross-section, in the rest position, FIG. 8 a diagram of the dependence of the braking force on the pole spacing for different tuft gaps,
Fig. 9 a Z-eddy current brake, partly in view and partly in cross section, in the working position, FIG. 10 the eddy current brake according to FIG. 9 partly in view and partly in cross-section, in the rest position, FIG. 11 a Longitudinal section, through a single-disc clutch in the rest position,
Fig. 12 shows a longitudinal section through the single ± 3eheibenkupplung according to Fig. 11 in the working position, Fig. 13 a multi-disc clutch in longitudinal section in the rest position, Fig. 14 the multi-disc clutch according to Fig. 13 in a longitudinal section in the working position, Fig. 15 a vortex brake partly in view, partly in cross-section, in working position,
16 shows the eddy current brake according to FIG. 15 partly in view, partly in cross section, in the rest position, FIG. 17 shows a longitudinal section through the eddy current brake according to FIG. 1:
5 or 16, FIG. 18 shows a longitudinal section through a vortex current brake, FIG. 19 shows the eddy current brake according to FIG. 18 partly in view, partly in cross section, in the working position, FIG. 20 shows the eddy current brake according to FIG. 18 partly in view, partly in FIG Cross-section, in the rest position, Figure 21 is a longitudinal section. by an eddy current brake,
in a position lying between the rest and the working position, FIG. 22 shows the eddy current brake according to FIG. 21 partly in view, partly in cross section, in a working position, FIG. 23 shows the eddy current brake according to FIG. 21 partly , partially in cross-section., in the rest position, FIG. 24 shows a plan view of part of the magnet systems of the eddy current brake according to FIG. 21,
Fig. 2: 5 a single-disc clutch with a medium of oil and iron powder, in the rest position, Fig. 26 the clutch according to Fig. 25 in the working position.
In the rail brake shown in FIGS. 1 to 4, 1 means a part of the frame of the vehicle, which can move on the rail 3 by means of wheels, of which only wheel 2 is shown. With. the frame part 1 is the yoke 4 in permanent connec tion, in which the brake body 5 is mounted displaceably in the ver tical direction ..
The rotatably I-mounted magnets 6 are located in the brake body 5 and can be adjusted via the toothed wheel 7 and the toothed rack 8 through the push rod 9 and the piston 10. The piston 10 can be moved up and down in the cylinder 11 pneumatically or hydraulically. In the working position, the springs 12 press the brake body 5 with little pressure against the rail, while the Ma gnete 6 is in such a position that its power flow via the pole shoes and the rail is closed and thus the adhesive force between the brake body and the rail Braking causes.
(See Fig. 3, where the line of force is graphically represented by an arrow line.) The rest position shown in Fig. 2 is achieved in that a pressure medium is passed under the piston 10 into the cylinder 11 via the line 13. is, the piston first moves upwards against the force of the spring 14 and rotates the magnets 6 again via the rack 8 and the gear 7 in the rest position shown in Figure 4. The resulting line of force is shown in FIG. 4 by an arrow line.
Only after the spring 14 is fully tensioned do you begin to compress the springs 12 under the further action of the rising piston 10 until the brake body 5 floats freely over the rail. If the pressure in the line 13 is reduced for the purpose of braking, it drops. the piston 10 from, and the brake body 5 lays down. initially under the force of the springs 12 on the rail.
In the further course of this piston movement, the magnets 6 are rotated into the working position by the spring 14. The same process takes place in the event of faults such as breakage. or the line 13 leaks and the like, automatically, d. H. whenever the independent control forces release the opposing force storage device, so that the water, in this case the spring 14, can turn the magnets into the working position.
Under independent control forces are understood to mean those who can be triggered arbitrarily via levers, valves or the like, depending solely on the Wil len of the operator. At this point it should be mentioned that inan known delay devices, such as e.g. B. throttle valves can be installed to slow down the automatic activation of the brake in the event of malfunctions.
The cross-section through the brake body 5 and the rail 3 shown in FIG. 3 shows that the brake body consists of the. Magnet 6, the pole pieces 15, the brake shoes 16, which also conduct the lines of force, and locking pieces 17 made of non-magnetic material.
The course of the lines of force, as it is present in the working position, is indicated by an arrow line; 4 shows the position of the magnets 6 within their pole pieces 15 in the rest position and by an arrow line -the closed course of the lines of force within these pole pieces.
In Figs. 5 to 7 an embodiment example of an eddy current brake is shown. On the shaft 18 to be braked, the two disks 19 are made of ferromagnetic material be fixed by means of the screws 20 at a distance from one another. On the facing surfaces of this disc, copper rings 21 z. B. attached by welding. Between these disks two plates 22 made of non-magnetizable material are connected by means of bolts 2.3 via spacers 24. These plates are attached to stationary parts of the machine or the vehicle.
In these plates pole shoes 25 are embedded on a circular line at equal intervals. The distance between the plat 22 is chosen so that an air gap is formed between the pole shoes 25 on the one hand and the copper rings 21 on the other hand, since the disks 19 can rotate freely with them without mechanical contact. The disk 2: 6 made of non-magnetizable material is arranged between the two plates 22 in such a way that it can rotate around the sleeve 27. The sleeve 27 is connected to the plates 22 by screws 28.
In the disk 26, prismatic permanent magnet bodies 29 are fastened so that they face the pole pieces 25 in the switched-on position. In the plat 22 is th. Furthermore, a lever 20 is mounted, the Ifebelarm engages with its spherically shaped end 31 in a counter bearing 32, wel Ches with the disc 26 is in fixed connection. By actuating the lever 30, the disk 26 with its magnets 29 is rotated relative to the pole pieces 25.
6 shows the position in which the magnets are opposite the pole pieces 25, that is to say the operating position of the eddy current brake. The magnets 29 are magnetized in the direction parallel to the axis of the arrangement so that north and south poles alternate with one another. In this position, the power flow therefore runs from the north pole of one magnet via the pole piece through the air gap and the copper ring 21 to the ferronragetic disk 19 and from there again via the copper ring,
Air gap and pole pieces back to the neighboring south pole. The switch-off position is shown in FIG. By actuating the lever 30 via the counter bearing 3 \ _ ', the disk 26 with the embedded magnets is rotated so far that the magnets stand with their poles between the pole pieces. In this case, the magnetic flux makes its way from a north pole to the south pole of the neighboring magnet across the pole pieces without penetrating the eddy current body.
The distance a entered in FIG. 6 between the poles of the magnets or the pole pieces is selected in such a way that the most favorable value for the formation of the eddy currents is achieved which results from the mutual influence of the poles in the sense of increasing the Inromogenicity of the field with the slightest weakening of the air gap induction.
The influence of this pole distance a results from the irr. Fig. 8 shown image. Here is. Dependent on the pole spacing of the decorative run of the braking forces K for various air gaps shown in curve form, namely the curve 33 in Fig. 8 shows the magnitude of the braking force with an air gap of 2 nm, curve 34 with an air gap of 2.5 mm and curve 3.5 with an air gap of 3 mm.
From the pronounced maximum of these curves can be; recognize that the total combustion force with the correct choice of the pole distance is significantly greater than the sum of the braking forces of an equal number of individual arrangements which are located at such a large distance from one another that they are not mutually exclusive. influence. The size of the optimal pole spacing depends on the magnetic material I will use and the shape of the poles.
In the eddy current brake according to FIGS. 9 and 10, magnetized, cylindrical or rod-shaped i1agnete 3-6 with z @ -linder-shaped pole faces are rotatably mounted in a separate, the lines of force close the ferromagnetic body 37. Between them Magnets are soft iron pole shoes 38 with correspondingly curved surfaces.
The bodies 37 and the pole shoes 38 are injected into a disk-shaped support body 39 made of non-magnetizable material. The brake drum 40 made of ferromagnetic material runs freely around the magnet system arranged on a circular line. the copper ring 41 is occupied, the diameter of which is so large that see the air gap. 42 forms.
The force line course can be seen from the arrows drawn in FIG. 9. The rotatable magnets can be actuated in the direction of the arrow by levers 44 acting on their axes 43. For this purpose there is a pin 45 at the free end of each lever, which slides into your elongated hole 46 of a rotating disk 47.
With a rotary movement of this disc are. the pins 45 are carried along and in this way turn the l, 1 magnets by 90. 9 shows the operating position in which the magnetic poles are opposite the pole shoes.
By turning the disk 47 in the direction of the arrow, the rest position is brought about, in which the lines of force, in accordance with the arrow drawn in FIG. 10, run entirely in the R.ilei-, sehlusskörper @ 37 ver. In this way it is achieved that the pole shoes 38 are completely free of lines of force.
The magnetic coupling shown in FIGS. 11 and 12 consists of a driving and a driven part. The driven part sets. see together from a ferromagnetic rotary body 47 which is keyed onto a shaft 48. In the body 47 there is an annular space in wel chem an annular, magnetized in the radial direction magnet 49 is arranged axially displaceable.
This magnet is fastened to a ring 50 made of non-magnetizable material, which in turn is connected to the rod 52 attached to the flange 51. The flange 51 is slidable on the shaft by means of an Ilebels 5 3 and claw 54 in such a way that by actuating the handle 55, the flange 51 can be moved axially with the linkage 52, the ring-shaped magnetic body 49 then from the annular space of the body 47 emerges.
The body 56 lying opposite the body 47 consists of two annular magnetic pole shoes 57 and 58 which are arranged concentrically to one another and by which an annular space is delimited. The inner ring-shaped magnetic pole shoe is attached to a body 60 which at the same time carries the ball bearing 61. This ball bearing is used to support the Seheibe 64, which is axially displaceable on a splined shaft 59. The body is 60. further connected to the flange 62 of the shaft 48 by screws 63.
The two bodies 47 and the ring-shaped pole shoes 57 and 58 as well as the ring magnet with its associated control elements rotate at the same time as the shaft 48. If the ring magnet is nijn during the rotation of the driving part by means of the handle 55 from the body 47 into the free space between the concentric, ring-shaped pole pieces, then these pole pieces are magnetically induced, so that in the embodiment shown, the inner pole face ring to a north pole and the äu)
ere becomes a south pole. Under the influence of the resulting magnetic field, the disk 64 to be driven is attracted by the pressure of the spring 65 and rests against the pole shoes. If the magnetic ring 49 is now pushed further into the space between the pole pieces, the contact pressure increases as a result of the increasing magnetic effect until the disc 64 is finally carried along by the resulting friction. This state is illustrated in FIG.
To release the coupling, the handle 55 is moved in the opposite direction, the ring-shaped magnet being lifted back into the body 47 so that the lines of force within this body close. The driven disc 64 is moved back into the starting position by the spring 65. This movement is limited by the adjusting ring 66.
13 and 14 show a lamellar clutch in which the contact force between the lamellas is generated by controllable magnet systems. Fig. 13 shows the clutch in the disengaged, Fig. 14 in the switched on state. On the operating shaft 94, which is provided with keyways, the lamellae 95 are arranged to be axially displaceable.
Carry on. this shaft has a pole shoe body 96, via which the lines of force of the magnets 97 are passed in the working position via the shaft 94 to the lamellae 95. Between the lamellae 95 there are outer lamellae 98, which are mounted in the housing 99 made of ferromagnetic material and secured against turning by means of keyways. Next there are in the housing 99 cylindrical hollow spaces in which the magnets 97 are rotatably mounted.
In FIG. 13 the magnets 97 are in such a position that their flow of force closes within the housing 99 in the direction of the arrow. The magnets can be rotated by means of the toothed racks 101 via the flange 102 of the lever assembly 103 by gearwheels 100 attached to their axis. If this lever arrangement is actuated, the flange 102 shifts on the shaft 104 and thus also the toothed racks 101, which rotate the magnets 9 7 by 90 in tangential engagement with the toothed wheels 100.
In this position, the magnets come into contact with the pole shoe body 96, so that now the flow of force from the magnet 97 via the pole shoe body 96 via the shaft 9-1 to the inner lamellae 95, via the outer lamellae 98 </B> in the housing 99 and from this back to the other magnet pole.
If these magnets are brought into the above-described position, a magnetic field spreads between the inner and outer lamellas made of ferromagnetic material, which tends to press these lamellae against each other, depending on the magnitude of the force flow. The degree of friction between the lamellae can be adjusted to any intermediate value by adjusting the position of the magnets in relation to the parts carrying the power flow. In the fully switched i state, the clutch is graphically shown in Fig.11.
In the '@% irbelstrombremse according to Fig. 1: 5 to 17 are on a resting 1la.schinentteile, z. B. an angle iron, be fixed body 67 two disks 68, 69 made of non-magnetizable material are arranged, which have a star shape and each of which carries along its circumference Ma gnete 70. The in the axial R, icht-ung in relation to the Dreliaehse are so magnetized
that the magnets attached to one disk are opposite in polarity to those attached to the other disk (see Fig.l5).
These bodies can be on the body 67 by means of the gear 71 and located on the discs inside. and external toothing: g 7 '? and 73 so rotated against each other by actuating the lever 71. that the magnetized magnets of different names touch each other (see Fig. 16), their magnetic effect being canceled outwards because the lines of force now run inside the magnets.
In the operational state, the 1-1agnet.e stand apart (see FIG. 15), and their force flow runs, for example, from the north pole via a thin pole piece 75 attached to the magnet (FIG. 17) via the air gap through the copper disk 76 ferromagnetiscliem '@Terli: fabric-existing brake drum 77, which surrounds the magnet on three sides. The lines of force flow from this via copper, air gap and pole piece to the south pole of the magnet at Hick.
The eddy currents that arise in the conductor cause braking of the Bremstron Zmel and the cells 78 connected to it.
Figs. 18 to 20 show an embodiment @ of a V irbelstronic brake in which the magnets are brought into contact with their unlike poles by tilting or inclining them so that their power flow closes in them. On the shaft 118 to be braked, the brake drum 119 made of ferromagnetic material is attached by the pin 120.
The shaft 118 can be caught at its free end by the bearing 121 in the brake shield 122. The ses brake shield 122 is attached to stationary parts of the Masehine or the vehicle, which should be indicated by the angle 123, BEFE. With its cylindrical ribs 121, the brake drum 119 comprises the 1 tag 12.5 on three sides. These ribs 121 have a coating 1'j6 made of copper or some other material with good electrical conductivity on their sides facing the exposed.
The 3lagnete 125 are rotatably mounted in the brake shield 122 via small waves 127. They are magnetized transversely to their axis of rotation in such a way that neighboring magnets have opposite polarity. on the brake drum and wear pole pieces l38 made of ferromagnetic material on their poles.
When choosing the mutual pole spacing of the magnets distributed over the entire circumference of the brake assembly, reference is made to the description of the diagram in Fig. 8.
The tilting or inclination of the magnets from the working position, which is shown in FIG. 19, into the flat rest position again in FIG. 20, is carried out by the hand lever 129 via the crank arms 130, which are in the LatiYlöclier 131 engage in the rotatably mounted on the fire shield 122 disc 132 and - which are attached to the --lIa-netwell.en 127.
In the working position, the lines of force run from the north pole of a magnet over its pole piece, the air gap, the cheerful, the brake drum and further over the conductor and: the air gap to the pole piece of the south pole of the next magnet, from there through this magnet itself and from it.
North Pole to the South Pole of the first magnets as described above. By moving the hand lever 129 and the resulting tilting of the magnets, their pole shoes come together in the manner shown in FIG. 20 in such a way that the flow of force runs exclusively from magnet to magnet. Since no more lines of force can act on the conductor, the pulp is turned off.
In Figures 21 to 24 is. an execution format. an eddy current brake, in which a stationary body 79 carries a second annular body 80, on which the annular disks 87 are rotated via the toothed riders 82. can be. For this purpose, these disks 81 have a toothing 83 on part of their inner circle.
The body 80 has. several recesses or slots 84 lying next to one another, iii which the magnet carriers 85 with the magnets 86 are arranged to be radially movable. The simultaneous movement of the magnet carriers is effected by bolts 87, which are guided at their ends in spiral slots 88 of the disks 81, are.
By moving these disks in one or more direction by means of the gear wheels 82 @verderr, these magnet carriers are moved back and forth in the radial direction. The brake drum 89 carries. on its inside, the circular ring 90 made of copper or some other electrically conductive material, which can rotate freely between the magnets 86 in the working position (see FIG. 21).
Under the action of the field emanating from the magnets, vortex currents are created in this circular ring, which cause the braking of the drum 89 and the shaft 91 connected to it. The braking force can be alleviated by bringing the magnets in the radial direction more or less into the area of the circular disk-shaped conductor.
The flux of force causing the eddy currents runs from the north pole of a magnet via the air gap., The copper conductor, via the second air gap to the south pole of the opposite magnet, from there through the ferromagnetic magnet carrier to the adjacent north pole and from there. back over air gap, ladder, air gap. back to the opposite south pole on the first magnet carrier. To clarify the force flow, it is drawn in broken lines in FIG.
The operating position of the eddy current brake can be seen from FIG. 22. Here the magnets are located right in the area of the copper ring disks, where the ends of the guide axes 87 have reached the outermost position in the spiral elongated holes. 23 shows the rest position in which the magnets have been moved out of the area of the disc-shaped conductors and have been moved in the direction of the arrow towards the center of the brake.
In this position, eddy currents can no longer arise and the braking effect is. Consequently. canceled. The two gears 82 are actuated by a shaft 92 by means of the hand lever 93.
25 and 26 show a clutch in which the friction between the parts to be brought into engagement can be adjusted to the desired extent by means of a medium of oil and iron powder under the influence of a controllable permanent magnet system. The running in the bearing 105 driven shaft 106 carries a housing 107 in the form of a hollow rotating body made of ferromagnetic material, which is partly with. an oil and iron powder mixture 108 is filled.
In the center of the housing 107, the lamper 109 is attached to receive the free end of the shaft 110 to be driven. The clutch disc 111, which like this is made of ferromagnetic material, is attached to this shaft 110. The housing 10'7 carries a cylinder - Shaped extension 112, which surrounds the shaft 110 at such a distance that the ring-shaped, radially magnetized magnet 113 can be pushed into it.
Opposite this cylindrical extension 112, a cup-shaped body 11.1 made of ferromagnetic material is attached to the shaft 110, which can also take the ring magnet 113 in itself.
From the rest position shown in FIG. 25, in which the magnet 113 lies in the pot-shaped body 114, which, as indicated by the arrow line, closes its magnetic flux, can be moved by moving the ring magnet via the push rods 115 and the flange 116 through the Hand lever 117 the clutch is switched on.
If the magnet has been cloned into the position shown in FIG. 26 by moving the ileo 117, then the process continues. its power flow now from the north pole of the magnet via the cylindrical extension 112, the housing 1.07, the oil and iron powder mixture 108, the clutch disc 111 and the drive shaft 110 back to the south pole of the magnet, as shown in Fig. 26 as an arrow line.
Under the effect of the magnetic power flow, the oil and iron powder mixture 108 is firmly drawn between the housing 1.07 and the clutch disc 11.1 and thus, depending on the size of the set power flow, provides a more or less firm connection between these at the here.
see pole pieces like that. are adjustable, since !; ') for the purpose of braking or coupling the lines of force over these pole pieces and the components influencing the purpose of releasing the brake or clutch run at least partially within the pole pieces.
2. Device according to claim and dependent claim 1, characterized in that at least one prismatic magnetic body with cylindrical pole faces between soft iron pole pieces is rotatably arranged transversely to its läti, saclise magnetized.
3. Device according to claim and dependent claim 1, characterized in that prismatic magnets are arranged between soft iron pole shoes and finite these form a magnet system that the elements of this magnet system are perpendicular. for magnetizing the magnets and are displaceable relative to one another.
4. Device according to claim, characterized in that the magnets are adjustable in such a way that the lines of force are fed to the components to be influenced for the purpose of braking or coupling, for the purpose of releasing the brake or coupling, at least partially via separate ferromagnetic conductive pieces be guided.
5. Device according to claim Lind dependent claim 4, characterized in that transversely to its axis magnetized, prismatic magnets with cylindrical pole surfaces between soft iron pole pieces and a separate, the lines of force close the, ferromagnetic body are rotatably arranged.
6. Device according to claim and dependent claim 4, characterized in that the magnets between the in the switched-on position, the lines of force leading components on the one hand and separate, in the switched-off position the lines of force closing ferromagnetic bodies on the other hand are arranged ver slidably.
7. Device according to claim, characterized in that prismatic magnets magnetized transversely to their longitudinal aisle