CN1297061C - 减速器 - Google Patents

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Abstract

本发明描述一种减速器(16)，它用作车辆、特别是有轨车辆的制动或辅助制动装置，减速器具有一个定子(3)和一个转子，定子至少由两个在轴向上有一定间距的定子段(3a，3b)组成，这些定子段分别具有电磁线圈；转子则设在所述至少两个定子段(3a，3b)之间。转子与车辆的一个车轴(5)固定连接，定子与车辆或底盘(19)相连接。转子由至少一个被分成两部分的转子盘(1)构成，转子盘由两个相邻的转子半部(1a，1b)构成，转子半部在一个径向内侧对着车轴(5)的环区上相互连接，并在一个径向外侧的环段(7a，7b)上以一定的轴向间距相互隔开。

Description

减速器
技术领域
本发明涉及一种作为车辆或类似物、特别是有轨车辆的制动或辅助制动装置的减速器。它设有一个定子和一个转子，定子至少由两个在轴向上保持一定间距的定子段组成，定子段上分别设有电磁线圈，转子则位于所述至少两个定子段之间，转子与车辆的一个车轴固定连接，定子与车辆或底盘或类似物相联接。
背景技术
下文所述的“减速器(Retarder)”是指一种电涡流制动器，它在特定的情况下应该对例如有轨车辆和载重汽车等的运行制动器进行支持或替代。减速器的制动效应通过电磁场的建立而产生，电磁场的作用方向与电磁涡流感应的转子的旋转方向相反。转子与诸如车辆的传动轴无相对转动地连接。电磁场可以通过四个电磁线圈或电磁线圈组的作用而产生。根据所需的制动功率，各组线圈可以先后被通电。此类减速器在诸如DE 39 08 234 A1中得到描述。该文件的全部内容被明确引证到本申请的公开内容中。
从JP 61266064中已经可以了解具有前面所述特征的转子。由此设想把电涡流制动器用于有轨车辆上，其转子与车轮的轮轴无相对转动地连接。而定子由对着转子两侧的线圈组成。这种已知的装置的缺点是制动力过弱，原因在于线圈只大约分布在转子的半圆上。
发明内容
所以本发明的任务是，说明一种开头所述类型的电涡流制动器，其优点是制动效果好、结构紧凑、运行能力强。另外，本发明所述的电涡流制动器应该特别适用于有轨车辆上。
按照本发明，采用带有开头所述特征的减速器，可以通过下述特征完成上述任务，即转子至少拥有一个分成两部分的转子盘，它由两个相邻的转子半部所构成。转子半部在径向内侧对着车轴的环区域上、尤其是通过螺栓连接或类似的连接装置相互连接，而在径向外侧基本上与定子的电磁线圈相邻的环段上以净轴向间距相互分隔。
通过这种措施，即可提供一种制动效果好、结构紧凑、运行能力强的减速器，这种减速器特别适合于在有轨车辆上使用。由于转子是一种被分为两部分的转子盘的特殊结构，其中外侧的环段以一定的轴向间距相互隔开，所以可以保证转子能经受住减速器在运行中由于发热所产生的热量负荷。通过两个转子半部外侧环段在轴向上保持间距的措施，可以使转子半部在不同的热膨胀特别是在大的制动功率下相互产生一种相对运动。此外，转子可在转子半部之间的净间距区域上得到一种辅助冷却。通过本发明，可以保证转子半部在轴向上具有一定的柔性，所以也能很好承受因热负荷而产生的重力等一类的力。
根据本发明的一个有利的改进措施，在基本上为圆形的定子的外侧或位于外侧的定子段上分别设置一个另外的最好是一体的外侧转子盘，该外侧转子盘同样与所述车轴无相对转动地连接。这样，可利用定子或相邻的定子段的侧面向外的电磁场来产生制动力矩，因为在定子或定子段的该外侧区域中定位有优选为一体结构的其它转子盘。由此，本发明所述的减速器从整体上并不需要加大造型尺寸，即可以提高其制动力矩。
另一方面，为所述定子或两个定子段以一定的轴向间距配置有一个另外的造型和结构与所述定子段相似的定子块。这样，在由一个定子段和该定子块构成的间隙上可以设置一个被分成两部分并与车轴无相对转动地连接的第二转子盘。根据该实施形式，还设有两件式中间转子盘，它们被设置在三件式定子的内侧。此外，还可以在三件式定子的两个外定子块的外侧上，再设两个外转子盘。由此可以总体上大大提高减速器的制动力矩，而减速器的结构尺寸并无实质性加大。
为了使所述至少被分成两部分的转子盘的两个转子半部在径向外侧相互对着的环段区域上达到机械稳定性，按照本发明具有优势的造型设计，可以在两个转子半部上设定一种齿合几何结构、特别是一种相互匹配、部分地相互啮合的正齿和反齿结构，它们优选采用圆环结构。通过这种措施，两件式转子的机械稳定性得到了极大的提高；同时由于设定了齿合结构，所以也另外扩大了两个转子半部之间的表面。
另一个特别的优点是，转子、特别是转子盘或转子半部和/或定子、特别是定子段或所述另外的定子块由在径向上为分体式的部件构成，这些部件在安装后通过连接装置相互固定连接。通过这种措施，减速器可以比如安装在有轨车辆的车轴上，而无需卸下轮组。
还有一个优点是，定子、特别是定子段或定子块可以通过可调的支座与车辆或与其底盘等部位相连。
建议定子通过可调或可精调的张紧元件与车轮悬挂相连接或固定在车轮悬挂上。这个措施在减速器用于有轨车辆的场合下特别有好处，因为例如轨道货车的车轴可以在相对于底盘或车厢的轴向上位移几个分米。有了这个措施，也就不需要再设置能使定子跟随此类相对位移的机构了。由于定子固定在车轮悬挂上，所以可以与转子作相同的移动。特别是在列车车厢上，为减速器配有自己单独的一个供电系统，用于对减速器的电磁线圈和(必要时的)电子控制装置进行馈电。供电系统优选由一个发电机和(必要时)后接的蓄电池构成，因为车厢通常没有自己的供电装置。发电机可以通过诸如车轴等部件来进行驱动。
如果在机车上使用减速器，则在车轴和减速器之间设有一个中间齿轮传动装置。这些机车拥有发电机，所以不必再专门准备发电机。
按照本发明另一个有利的构型，减速器具有一个优选由铝或类似材料制成的壳体，转子盘由一液体槽、特别是冷却液体进行加载。通过这种措施，可以使在制动过程中所出现的减速器的热量最小化，因为通过冷却液体，可以对转子盘进行特别的冷却。
按照本发明另一个有利构型，冷却液体通过一个泵、例如电动泵在壳体和热交换器之间的一个封闭环路上进行热转换。通过热交换器可以把热量快速且可靠地排出减速器。
根据本发明另一个有利的结构设计，转子盘通过张紧元件被固定在车轴上，对此设有内外环形件。它们优选通过相应的斜面或锥形面、特别是通过螺栓或类似物在轴向上相互楔住。通过锁紧螺栓，结合内外环形件的外侧锥形面，在车轴的方向上对外侧环形件施加一个挤压力。转子盘通过螺栓一类的元件被固定在相应的外侧环形件上。
同时另一优点是在外侧环形件和环形定子之间设有一个滚针轴承或类似的轴承。
附图说明
本发明的其它目的、优点和应用可能性可以从下面结合附图对实施例的描述中看出。所有描述和/或由附图示出的特征本身或任意有意义的组合都构成本发明的技术方案，而不受权利要求中的概括或其回引的限制。
其中：
图1：本发明所述的安装在有轨车辆的一个车轴上的电涡流制动器的一种可能的实施形式的视图；
图2：图1所示电涡流制动器的侧视图；
图3：电涡流制动器的俯视图；
图4：图1所示的电涡流制动器的纵剖视图；
图5：本发明所述的安装在有轨车辆的一个轴上的另一种实施形式的电涡流制动器的纵剖视图；
图6：本发明所述的带有冷却机构的电涡流制动器的纵剖视图；
图7：本发明所述的另一种实施形式的电涡流制动器的俯视图；
图8：本发明的安装在机车底盘上的电涡流制动器的示意图；
图9：带有轮齿几何结构(Verzahnungsgeometrie)的中间转子盘的剖面图。
具体实施方式
图1所述的减速器具有一定数量的的电磁线圈，电磁线圈被与有轨车辆的一个车轴5同心地安装在环形线圈架或定子3上。在线圈极前的微小距离内，在定子3的两个外侧上各设有一个外侧转子盘2，此转子盘与所述车轴6无相对转动地连接。定子外壳是两件式的，所以在两个定子段3a，3b之间设有一个中间转子盘1，此转子盘同样与车轴5无相对转动地连接。
在使线圈通电并励磁时，在设置于线圈组各相同端面上的极上产生电磁场，磁场的方向交互变化。在制动过程中，在处于该非匀质磁场中并旋转着的转子盘1，2中感应电涡流，电涡流对转子盘1，2产生制动力矩，此制动力矩被传递到车轴5上。
定子上的定子段3a，3b通过一个支座4被固定在例如车辆或有轨车辆的底盘上。
从图4中可以看出，中间转子1分为两半，即一个转子半部1a和一个第二转子半部1b。两个转子半部1a，1b在径向内侧通过螺栓6相互连接。在其径向外侧端部，在与线圈极板对着的环段7a，7b区域中，两个转子半部1a，1b在轴向上可以活动，这是例如通过转子半部1a，1b上彼此靠着的部分上的一个特殊轮齿几何机构20而达到的。当然，在中间转子盘1和外侧转子盘2上设有吸入冷却风的冷却通道。
由于中间转子盘1的转子半部1a，1b在轴向上可以活动，所以在减速器工作和温度达到很高时，在定子3的极板和相邻的各转子盘1，2或转子半部1a，b的环形面之间可以调节到相同的几何关系，使得总体上基于各转子1，2或转子半部1a，1b达到相同的制动效果。
图5所描述的变型方案与图1至图4的方案的区别在于，转子盘1a，1b，2通过锁紧环被安设在有轨车辆的车轴5上。为各个转子1a，1b，2和定子3配置了环形件，环形件由一个外环形件9和一个内环形件10组成。内环形件10的外壳呈锥形，外环形件9则由轴瓦(Halbschalen)构成，这些轴瓦由一种啮合机构和一个可在轴向上移动的固定元件来固定。通过锁紧相应的螺栓8，并利用内环形件10的锥形外壳面，可以对外环形件9和车轴5产生一个挤压力。通过螺栓6，可以把转子2固定在各相应的外环形件9上。
另外，在外环形件9和定子3之间还设有一个轴承，最好是滚针轴承11。
定子3并非固定在底盘上，这是因为在有轨货车上，车轴5在轴向上的移动量超过42mm。所以最好使用张紧元件，这些张紧元件可以固定在车轮的悬挂上并可以进行再张紧。
列车车厢(不管是货车还是客车)一般都没有单独的供电系统，所以本发明建议应加设一个发电机，以便通过所属的蓄电池对减速器的线圈和减速器的电控装置进行供电。
图6的变型方案与图5的方案的区别在于减速器被一个壳体21封闭，转子盘1a，1b，2在一个液体槽12里运行，以接受冷却。冷却液体13并非象在液力减速器中那样用来对转子进行制动，而只是用于对转子盘1a，1b，2进行冷却。作为减速器的机壳，可以使用铝质材料或类似材料，以达到良好的附加散热效果。冷却液体13通过一个电动泵14进行循环，并被送往热交换器15。很显然针对转子1a，1b，2在液体槽12里的旋转，需要在壳体上设置相应的密封件。
悬挂固定和供电同图5的方案。
在图7的实施例中，在减速器的内侧设有两个分为转子组1a，1b的中间转子盘1，由此可以在大致相同的规格尺寸下再次提高转子的制动力和减速器的功率。
当然也可以按照图8所示，把减速器16安装在有轨车辆特别是客车车厢的底盘19上，对此需要在减速器16和车轴5之间设置一个中间齿轮传动装置17。在与减速器16相反的一侧，设有目前此类有轨车辆已经具备的发电机18，用于供电。
参考标号表
1-中间转子盘
1a-转子半部
1b-转子半部
2-外转子盘
3-定子
3a-定子段
3b-定子段
3c-定子块
4-支座
5-车轴
6-螺栓
7a-环段
7b-环段
8-垫片
9-环形槽
10-环形槽
11-滚针轴承
12-液体槽
13-冷却液
14-电动泵
15-热交换器
16-减速器
17-中间齿轮传动装置
18-发电机
19-底盘
20-轮齿几何结构
21-壳体

Claims (17)

1.一种减速器(16)，用作车辆的制动或辅助制动装置，它具有一个定子(3)和一个转子盘(1)；定子由至少两个在轴向上相间隔的定子段(3a，3b)组成，这些定子段分别具有电磁线圈并且与车辆或车辆的一个底盘(19)相连接；所述转子盘(1)与所述车辆的一个车轴(5)无相对转动地连接，并且具有两个转子半部(1a，1b)，所述转子半部(1a，1b)在一个与定子(3)的电磁线圈相邻的径向外环段上相互间有一定的轴向间距，它们被安置在所述至少两个定子段(3a，3b)之间，其特征是：这些转子半部(1a，1b)被构造得相互在轴向上可进行相对运动。
2.按照权利要求1所述的减速器，其特征是：这些转子半部(1a，1b)被构造成相互分离的部件，它们在朝着所述车轴(5)的一个径向内环区上通过连接装置(6)相互连接。
3.按照权利要求1所述的减速器，其特征是：环形的定子(3)的一个外侧或各外侧定子段(3a，3b)分别配置一个另外的外部的转子盘(2)，该转子盘与所述车轴(5)无相对转动地连接。
4.按照权利要求1或2之一所述的减速器，其特征是：为所述定子(3)在轴向上有一定间距地配置了一个另外的定子块(3c)，该定子块在形状和结构上与所述定子段(3a，3b)相同，在由一个定子段(3a，3b)和该另外的定子块(3c)所构成的一个间隙中设有一个分成两部分的所述转子盘(1)，此转子盘与所述车轴(5)无相对转动地连接。
5.按照权利要求1所述的减速器，其特征是：所述至少一个被为分成两部分的转子盘(1)的两个转子半部(1a，1b)在相互对着的径向外环段(7a，7b)的区域中具有一种轮齿几何结构(20)。
6.按照权利要求4所述的减速器，其特征是：转子盘(1)或转子半部(1a，1b)和/或定子(3)的定子段(3a，3b)或定子块(3c)由径向上分离的部件构成，这些部件在安装后通过连接装置相互固定连接。
7.按照权利要求4所述的减速器，其特征是：定子(3)的定子段(3a，3b)或定子块(3c)通过可调的支座与车辆或底盘(19)相连接。
8.按照权利要求1所述的减速器，其特征是：定子(3)通过可调或可精调的张紧元件与车辆的车轮悬挂相连接。
9.按照权利要求1所述的减速器，其特征是：减速器(16)通过一个电源装置为其电磁线圈以及为电子控制装置馈电，电源装置包括一个发电机(18)和蓄电池。
10.按照权利要求1所述的减速器，其特征是：在车轴(5)和减速器(16)之间设有一个中间齿轮传动装置(17)。
11.按照权利要求3所述的减速器，其特征是：减速器被封闭在一个壳体(21)中，该壳体由铝制成，转子盘(1，2)受一液体槽(12)加载。
12.按照权利要求11所述的减速器，其特征是：转子盘(1，2)受一种冷却液体(13)加载。
13.按照权利要求12所述的减速器，其特征是：冷却液体(13)借助一个泵(14)在壳体(21)和一个热交换器(15)之间的闭合环路里进行热转换。
14.按照权利要求3所述的减速器，其特征是：转子盘(1，2)通过张紧元件被固定在所述车轴上，其中设有内外环形件(9，10)，它们通过相应的斜面或锥形面在轴向上相互楔入。
15.按照权利要求14所述的减速器，其特征是：在外环形件(9)和环形的定子(3)之间设有一个滚针轴承(11)。
16.按照权利要求5所述的减速器，其特征是：所述轮齿几何结构(20)是一种相匹配的、圆环形的、部分地相互啮合的正齿和反齿结构。
17.按照权利要求3所述的减速器，其特征是：转子盘(2)或转子半部(1a，1b)和/或定子(3)的定子段(3a，3b)由径向上分离的部件构成，这些部件在安装后通过连接装置相互固定连接。
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