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Elektromotor mit Servo-Backenbremse Die Erfindung bezieht sich auf
einen mit Bremse ausgerüsteten Elektromotor, der insbesondere zur Verwendung an
Wäscheschleudern bestimmt ist.
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Bei Wäscheschleudern ist es bekannt, den Läufer eines Elektromotors
axial verschieblich zu gestalten und mit einem Bremselement zu vereinigen sowie
am Stator ein Gegenbremselement derart anzubringen, daß beim Verschieben des Läufers
in :der einen Richtung ein Abbremsen und in der anderen Richtung ein Lüften des
Läufers erfolgt. Weil der Luftspalt zwischen Stator und Rotor klein und rundum übereinstimmend
bemessen sein soll, muß für die verschiebliche Lagerung des Läufers das Lagerspiel
äußerst klein gehalten werden. Daher kann die axiale Verschiebung des Läufers bei
Verwendung solcher Motore in feuchter oder stark wasserhaltiger Atmosphäre infolge
Oxydierens der Lagerstellen unter Umständen blockiert werden.
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Außerdem ist es bekannt, an Wäscheschleudern Elektromotore mit Servobremsen
zu verwenden. Letztere umfassen eine Bremsbacke, die bei Abschaltung des Motors
an einer Bremstrommel zur Anlage gebracht und bei Einschalten des Motors gelüftet
wird. Die Bremsbacke ist einseitig gelagert. Eine relativ schwache Feder ist bestrebt,
sie zur Anlage an der Trommel zu bringen. Diese Feder dient aber nicht dazu, den
Bremsdruck zu erzeugen. Letzterer entsteht vielmehr auf Grund der Servowirkung.
Er ist um so größer, je näher der Drehpunkt der Bremsbacke am Mittelpunkt der Bremstrommel
liegt. Sobald die Bremsbacke zur Anlage an der Trommel kommt, wird sie von dieser
mitgenommen, wobei sie zwischen ihre Lagerstelle und die Trommel geklemmt wird,
so daß selbsttätig eine die Bremsung bewirkende Anpressung erfolgt.
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Die bekannte Bremse hat den Vorzug, daß die Bremskraft bei nichtumlaufender
Trommel praktisch Null ist, aber bei umlaufender Trommel in Abhängigkeit von dem
Drehmoment, das der Trommel innewohnt, sich ändert. Die Bremskraft ist also eine
Funktion der Drehkraft, welche die Trommel auzuüben vermag. Sie steigt mit zunehmender
Drehkraft der Trommel an. Somit paßt sich die Größe der Bremskraft selbsttätig der
Größe der abzubremsenden Kraft an. Dies ist zweifellos ein großer Vorzug der bekannten
Bremsen. Nachteilig ist jedoch, daß eine solche Bremse dann, wenn das abzubremsende
Drehmoment der Trommel zu groß wird, blockiert wird. Nachteilig ist ferner, daß
das Abbremsen hart erfolgt. Hinzu kommt, daß insbesondere bei hohen Drehzahlen,
bei ; Unwucht infolge der einseitigen Aufhängung der Bremsbacke diese wirksam wird.
Dadurch entstehen Massenkräfte, die unter Umständen die Kraft übersteigen, welche
von den das Lüften bewirkenden Elementen aufgebracht wird. Dann kommt die Bremse
bei eingeschaltetem Motor zum Anliegen an die Bremstrommel. Hierdurch wird der Motor
zumindest auf eine niedrigere Drehzahl gebracht, wenn nicht überhaupt abgebremst.
Die Auswirkung der Massenkräfte ist dann besonders mißlich, wenn das Lüften der
Bremse magnetisch vom Ständerfeld aus bewirkt wird. In diesem Fall ist die Lüftkraft
beim Anlaufen des Motors groß, im Betrieb desselben aber verhältnismäßig klein.
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Zum Stillsetzen von Waschmaschinen, insbesondere Wäscheschleudern,
ist außerdem eine Bremse bekanntgeworden, bei welcher die Stirnseite einer federnden
Scheibe zum Abbremsen herangezogen wird. Die Federscheibe ist an einem Bund eines
Rades befestigt, dessen Nabe als Gewindemutter ausgebildet ist, die mit der als
Gewindespindel gestalteten Abtriebswelle der Waschmaschine zusammenwirkt. Das Rad
kann zwischen zwei Anschlägen auf der Welle schraubend verstellt werden. In seiner
einen Endlage kommt die Federscheibe an einem ortsfesten Bremsbelag zur Anlage,
während in der anderen Endlage die Federscheibe vom Bremsbelag so weit entfernt
ist, daß sie unbehindert umlaufen kann. Dieser Zustand ist dann vorhanden, wenn
die Waschmaschine angetrieben wird und das Rad mitsamt der Federscheibe umläuft.
Zum Stillsetzen der Waschmaschine wird der Motor abgeschaltet mit der Wirkung, daß
das Rad mit der Federscheibe sich selbsttätig schraubend verstellt, wobei letztere
zur Anlage an dem Bremsbelag kommt und die Waschmaschine abbremst. Während des schraubenden
Verstellens des Rades kommt die Federscheibe bereits am Bremsbelag zur Anlage, bevor
das Rad seine Endlage einnimmt. Infolgedessen steigt der Druck zwischen dem Bremsbelag
und der Federscheibe während dieser Zeit an. Dies ist für die Abbremsung der Abtriebswelle
jedoch nahezu bedeutungslos, weil sich diese während des schraubenden Verstellens
des Rades nahezu frei bewegen
kann. Die von-letzterem während dieser
Zeit auf die Abtriebswelle- ausgeübte Drehkraft, die in bremsendem Sinne wirksam
sein könnte, wird einzig und allein durch die Reibung zwischen der Gewindespindel-
der Abtriebswelle und dem Muttergewinde in dem Rad bestimmt. Ein wirksames Abbremsen
wird erst dann erfolgen, wenn das Rad seine durch den einen Anschlag- bestimmte
Endlage einnimmt. Dann ist aber auch die volle Kraft der Federscheibe wirksam. Die
Bremskraft ist demnach bei der bekannten Einrichtung praktisch gleichbleibend groß.
Sie verändert sich vor allem nicht mit der Größe des abzubremsenden Drehmomentes.
Nachteilig ist ferner, daß die Federscheibe nach der Abbremsung in ihrer ausgelenkten
Lage verbleibt. Bei einer Wäscheschleuder, die im Haushalt benutzt wird; kann daher
die Federscheibe bis zum nächsten Gebrauch -der Schleuder mehrere Wochen in der
ausgelenkten Lage verbleiben. Dies führt aber zu einer vorzeitigen Erlahmung der
Federscheibe. -In der Literatur ist auch schon empfohlen worden, bei Verschiebeankermötoren
dadurch eine nachgiebige Bremsung zu erhalten, -daß sowohl die zur Abbremsung herangezogene
Scheibe als auch ein mit dieser zusammenwirkender Ring in axialer Richtung federnd
nachgiebig gestaltet werden. Solche Bremseinrichtungen weisen aber den zuvor erwähnten
Nachteil der Verschiebeankermotore auf, wobei hinzukommt, daß die Bremsung nicht
selbsttätig eintritt, vielmehr durch Betätigen eines Handhebels herbeigeführt werden
muß.
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Die aufgezeigten Mängel zu beseitigen ist wesentlicher Zweck .der
Erfindung. Hierzu wird von einem Elektromotor mit Servo-Backenbremse ausgegangen,
die eine Trommel und eine mit dieser zusammenwirkende schwenkbewegliche Bremsbacke
umfaßt, die in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Motors zur Anlage an der Trommel
bringbar oder von dieser luftbar ist und beim Anliegen an -der umlaufenden Trommel
selbsttätig eine die Bremsung bewirkende Anpressung erfährt. An einem Elektromotor-
dieser Art besteht die Erfindung darin, daß die Lagerung der Bremsbacke federnd
nachgebend ausgebildet ist, in der Art, daß der höchstzugelassene Bremsdruck durch
die Rückstellkraft der Feder bestimmt wird.
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Durch die federnd nachgebende Ausbildung der Lagerstelle der Bremsbacke
ist es möglich, die Größe des maximalen Bremsdruckes genau festzulegen. Dies läßt
sich durch entsprechendes Bemessen der die Nachgiebigkeit der Lagerstelle bewirkenden
Feder erreichen. Somit ist es praktisch ausgeschlossen, daß Bremskräfte unübersehbarer
Größe auftreten. Auch kann ein Blockieren ausgeschlossen werden; wenn gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ein Anschlag vorgesehen ist, der die verschwenkende
Mitnahme der Bremsbacke durch die Trommel begrenzt.
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Die federnd nachgiebige Ausbildung der Lagerstelle der Bremsbacke
läßt sich besonders vorteilhaft dadurch erreichen, daß letztere an einem schwenkbeweglichen
Hebel gelagert ist, der unter Wirkung einer Feder steht, die auf die Bremsbacke
im Sinne einer Anpressung an die Trommel wirksam ist, wobei ein Anschlag vorgesehen
ist, der die Feder erst dann anpressend wirksam werden läßt, wenn die Lüftung aufgehoben
und die Bremsbacke durch die Trommel in Bremslage gebracht wird.
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Eine solche Bremse führt zu einem ausnehmend weichen Abbremsen.
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Es empfiehlt sich, den Schwenkhebel als Doppelhebel auszubilden, bei
dem ein Arm die Bremsbacke lagernd aufnimmt und der andere Arm unter Wirkung der
Anpreßfeder steht. Dabei ist es ratsam, die Anpreßfeder vorzuspannen und dafür zu
sorgen, daß sich die Vorspannung einstellen läßt. Dann ist es in einfacher Weise
möglich, die Größe des Anpreßdruk hes der Servobremse auf einen gewünschten Wert
einzustellen.
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Der Anschlag, der die Anpreßfeder erst dann auf die Bremsbacke einwirken
läßt, wenn letztere durch die Trommel in Bremslage gebracht wird, ist vorteilhafterweise
als Widerlager ausgebildet, gegen das der Schwenkhebel bei gelüfteter Bremse sich
anlegt. Das Widerlager ist so angeordnet, daß der Schwenkhebel sich entgegen der
Kraft der Anpreßfeder verstellen läßt-, diese aber auf die Bremsbacke erst zur Wirkung
kommt, wenn die Trommel auf sie einwirkt.
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Um- ein unbeabsichtigtes Ansprechen der Bremse bei hohen Drehzahlen
infolge Unwucht zu verhindern, ist die Bremsbacke als Doppelhebel ausgebildet, bei
dem ein Arm den Bremsbelag trägt, wobei dafür gesorgt ist, daß die Drehmomente,
die von dem Gewicht der Bremsbackenarme herrühren, übereinstimmend groß, aber entgegengesetzt
gerichtet sind. Die Bremsbacke befindet sich dadurch im indifferenten Gleichgewicht,
wenn keine äußeren Kräfte auf .sie einwirken. Ein Ansprechen der Bremse infolge
der Massenträgheit der Bremsbacke beim Schütteln des Motors ist somit ausgeschlossen:
Auf den freien Bremshackenarm wirkt. günstigerweise eine Feder ein, die bestrebt
ist, die Bremsbacke mit dem Bremsbelag an .der Trommel zur Anlage zu bringen. Dieser
Feder entgegen wirkt die. Lüfteinrichtung, die mittels irgendeines Elementes am
Bremsbacken-Doppelhebel angreift. Die an der Bremsbacke unmittelbar angreifende
Feder ist relativ schwach bemessen. Sie soll keinerlei Bremsdruck aufbringen, vielmehr
-einzig und allein das Rückstellen der Bremsbacke nach dem Lüften bewerkstelligen.
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Weitere Vorteile und Merkmale sind in der nachstehenden Beschreibung
der Zeichnung erläutert, welche die Bremse in Draufsicht veranschaulicht.
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-Die Bremstrommel a steht in nicht gezeigter Weise mit dem Läufer
des gleichfalls nicht dargestellten Elektromotors in Triebverbindung. Mit der Trommel
wirkt die Bremsbacke zusammen, die von einem auf dem Zapfen b schwenkbeweglich gelagerten
Doppelhebel mit den Armen c und d gebildet wird. Der Arm c trägt den Bremsbelag
e. Der Doppelhebel ist so bemessen und gelagert, daß das Drehmoment auf den Arm
c genauso groß ist, wie das Drehmoment auf den Arm d. Die Drehmomente sind einander
entgegengerichtet. Sie heben sich demzufolge auf, d, h., die Bremsbacke befindet
sich, wenn keine äußeren Kräfte einwirken, im indifferenten Gleichgewicht. Der Zapfen
b ist am Arm feines auf dem Bolzen g schwenkbeweglich gelagerten Doppelhebels befestigt.
Der Lagerbolzen g ist ortsfest vorgesehen. Auf den Arm h des Schwenkhebels wirkt
im Sinne des Pfeiles A die Druckfeder i ein. Hierdurch wird der Schwenkhebel mit
seinem Arm h gegen das ortsfeste Widerlager k gedrückt. Die Feder i steht unter
Vorspannung. Deren Größe kann durch schraubendes Verstellen des Stiftes l mit dem
Federteller m gegenüber dem ortsfesten Teil n verändert und damit eingestellt werden.
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Am Arm d des Bremsbacken-Doppelhebels greift die Feder o an. Diese
ist bestrebt, die Bremsbacke um den Zapfen b im Gegenuhrzeigerdrehsinn zu verstellen
und damit den Bremsbelag e an der Trommel a zur Anlage zu bringen. Die Feder o ist
relativ schwach. Sie hat allein den Zweck, die Bremsbacke nach dem
Lüften
in die Bremslage zurückzubringen. Zum Lüften greift am Arm c ein Verstellelementp
an, welches beispielsweise magnetisch vom Statorfeld des Motors aus verstellbar
ist und bei Einschalten des Motors ein Verschwenken der Bremsbacke im Uhrzeigerdrehsinn
um den Zapfen b entgegen der Kraft der Feder o bewirkt. Die Bemessung und Anordnung
der einzelnen Teile ist so gewählt, daß im gelüfteten Zustand der Bremse der die
Bremsbacke tragende Schwenkhebel mit seinem Arm h am Widerlager
k zur Anlage kommt. In diesem Zustand übt somit die Feder i auf die Bremsbacke
keinerlei Kraft aus. Weiterhin ist die Ausbildung so getroffen, daß bei Freigabe
des Verstellelementes p die Feder o die Bremsbacke in die aus der Zeichnung ersichtliche
Lage stellt. In dieser kommt der Bremsbelag e gerade zur Berührung mit der Trommel
a. Letztere ist bestrebt, auf ihrem Umlaufweg im Gegenuhrzeigerdrehsinn den Bremsbelag
e mitzunehmen. Hierdurch wird die Bremsbacke um den Zapfen b im Gegenuhrzeigerdrehsinn
verschwenkt. Dieser Schwenkweg wird durch den ortsfest vorgesehenen Anschlag q begrenzt.
Beim Verschwenken wird auf die Bremsbacke in Richtung des Pfeiles B ein beachtlich
hoher Druck ausgeübt. Dieser greift am Zapfen b und damit am Arm f des Schwenkhebels
an. Je nach der Größe der von der Feder i ausgeübten Gegenkraft wird der Schwenkhebel
um seinen Lagerbolzen g im Gegenuhrzeigerdrehsinn verschwenkt. Es bestimmt also
die Feder i die auf die Trommel a von der Bremsbacke ausgeübte Bremskraft. Ein Nachstellen
der Bremse entfällt, weil die Abnutzung des Bremsbelages selbsttätig von der Feder
i ausgeglichen wird, indem deren Auslenk- bzw. Rückstellweg sich etwas erhöht. Der
Lagerzapfen b ist günstigerweise um ein mehr oder weniger großes Stück von dem Trommelmittelpunkt
entfernt.