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Elektromotor, insbesondere für Wäscheschleudern, mit eingebauter Bremse
Im Zuge der Automatisierung von Haus- und Küchengeräten und zur Vereinfachung der
Bedienung solcher Geräte ist es üblich geworden, z. B. auch die Trommel der Wäschezentrifugen
nach Beendigung des Schleudergangs mittels elektrisch gesteuerter Bremse abzubremsen,
so daß die Bremskraft nicht mehr von der Bedienungsperson aufgebracht werden muß
und die Bremszeit von vornherein festgelegt ist.
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Der am meisten übliche Weg, dies mit Hilfe eines im Motorstromkreis
liegenden Elektromagneten, der mit einer Band- oder Scheibenbremse gekuppelt ist,
zu tun, ist verhältnismäßig aufwendig und auch auf Grund des zusätzlichen Magneten
usw. störanfällig. Andere Lösungen, wie z. B. das direkte Anflanschen einer separaten
elektrischen Bremse an den Motor, bringen eine wesentliche Vergrößerung und Verteuerung
mit sich.
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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere für Wäscheschleudern,
mit eingebauter Bremse, deren mit dem Läufer fest verbundener Bremsteller bei stromlosem
Motor durch Federkraft eingerückt und beim Anlaufen des Motors dadurch gelüftet
wird, daß der Läufer über schiefe Ebenen sich gegenüber der Motorwelle in gewissen
Grenzen verdreht und axial bis zum Anschlag an einen Motorwellenteil verschiebt,
und bei dem der Läufer bei abgeschaltetem Motor zum Ständer axial versetzt angeordnet
ist.
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Es sind Bremsmotoren bekannt, die nach ähnlichem Prinzip arbeiten.
Alle diese Ausführungen besitzen aber den Nachteil, daß die eigentliche Bremskraft
von einer Feder aufgebracht werden muß, die aber beim Lüftungsvorgang durch das
Anzugsmoment des Motors überwunden werden muß, d. h., die Bremskraft wird durch
die Motorleistung weitgehendst bestimmt. Dieses Anzugsmoment reicht aber zur Lüftung
der Bremse dann nicht aus, wenn der Motor nur mit einer geringen Teillast anläuft;
in solchen Fällen kann die Bremse über längere Zeit hindurch schleifen, was zu einem
schnellen Bremsenverschleiß und zur Erhitzung des Motors führt.
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Durch die Erfindung werden diese Nachteile vermieden. Ihre Aufgabe
ist es, die Federkraft für das Einrücken der Bremse derart zu vermindern, daß beim
Anlaufen auch unter geringen Teillasten das Lüften der Bremse einwandfrei vor sich
geht. Diese Wirkung wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß als schiefe Ebene
ein den Läufer in beiden Bewegungsrichtungen gegen die Welle eindeutig führendes
Gewinde oder eine gewindeähnliche Kurvenbahn derart angeordnet ist, daß beim Abschalten
des Motors die Vorspannung einer Torsionsfeder lediglich zur Zustellung der Läufer-Bremsfläche
an die Bremsscheibe dient und daß durch die Abbremsung der Schwungmassen der mit
dem Gewinde starr verbundene Läufer mitsamt dem Bremsteller verstärkt gegen die
feststehende Bremsscheibe angepreßt wird.
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Es ist zwar bereits ein Bremsmotor vorgeschlagen worden, bei dem die
Verstärkung der Bremskraft durch ein in beiden Richtungen eindeutig führendes Gewinde
erfolgt, jedoch wird dort durch die selbsthemmende Ausbildung des Gewindes, durch
die Begrenzung der Axialbewegung der den Rotor tragenden Führungshülse und durch
die Einschaltung einer auf Druck und Drehung beanspruchten Feder zwischen Gewindemutter
und Führungshülse eine konstante Bremskraft erzeugt, die neben dem Läufergewicht
nur durch die Druckspannung der durch das Gewinde gespannten Feder bestimmt wird.
Demgegenüber geschieht aber das Lösen der Bremse nach erfolgtem Stillstand beim
Erfindungsgegenstand nicht durch die Torsionsspannung der Feder, sondern durch den
Reaktionsdruck der Bremsflächen. Beim Erfindungsgegenstand liegen die Verhältnisse
somit wesentlich anders. Dort wird mit einer sehr geringen Federkraft der Bremsvorgang
lediglich eingeleitet und der hauptsächliche Bremsdruck aus dem abgebremsten Schwungmoment
der abzubremsenden Massen über eine Servowirkung gewonnen, die je nach Steigung
des Gewindes größer oder kleiner gewählt werden kann.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt.
Es handelt sich dabei um einen Wäscheschleudermotor; es ist unwesentlich, ob der
Motor ein oder zwei Lagerschilde besitzt und ob er einseitig oder zweiseitig gelagert
ist.
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Der Ständer 1 des Motors ist mit seinem Außendurchmesser in den zugleich
das Gehäuse bildenden Lagerschild 2 eingepreßt und gegen Verdrehung
gesichert.
An der Stirnseite des Lagerschildes, und zwar auf der Innenseite, ist ein ringförmiger
Bremsbelag 3 starr befestigt. Innerhalb dieses Lagerschildes befindet sich die Nabe
zur Aufnahme der Kugellager für die Wellenlagerung. Die Läuferwelle 4, die im Ausführungsbeispiel
zugleich Trommelwelle einer Wäschezentrifuge ist, ist wie üblich, in diesem Fall
einseitig fliegend, in zwei Wälzlagern gelagert. Der Läufer 5 des Motors ist nicht
starr auf der Motorwelle 4 befestigt, sondern gleitend, d. h. drehbar und axial
verschiebbar gelagert und geführt.
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Um jederzeit einen Gleitsitz zu gewährleisten, sind in den Läufer
5 Gleitbuchsen eingepreßt. Die Welle 4 ist mit ihrem oberen Teil mit einem Steilgewinde
versehen, auf dem eine Gewindemutter 7, die fest mit dem Läufer 5 verbunden ist,
läuft. Der Läufer 5 bzw. die Mutter 7 sind über eine Schraubenfeder 8 mit einem
Flansch 9, der auf die Welle 4 aufgepreßt ist, so verbunden, daß beim Stillstand
des Motors der Läufer 5 entgegengesetzt der Drehrichtung beim Betrieb des Motors
zum Lagerschild hin verdreht bzw. verschraubt wird.
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In dieser Stellung ist der Läufer 5 axial außermittig zum Ständerpaket
und stützt sich mit der an ihm ebenfalls starr befestigten Bremsglocke 10 auf dem
Bremsbelag 3 ab. Die durch die Feder 8 hervorgerufene Anpreßkraft ist äußerst gering
und erzeugt für sich allein kein nennenswertes Bremsmoment. Beim Einschalten des
Motors bewirkt das entstehende Drehmoment in Verbindung mit der Axialkraft. die
den Läufer 5 in die Mitte des Ständerpakets 1 zu ziehen bestrebt ist, und dadurch,
daß die antreibende Masse ein Beharrungsvermögen besitzt, also im Stillstand verbleiben
will, daß sich der Läufer 5 auf dem Gewinde der Welle 4 nach oben dreht und die
Bremsglocke 10 sich vom Bremsbelag 3 abhebt. Erst wenn die Gewindemutter 7 gegen
den Bund des Flansches 9 angelaufen ist, wird auch die Welle 4, auf der im Ausführungsbeispiel
die Schleudertrommel einer Wäschezentrifuge befestigt ist, in Drehung gesetzt. Der
in Ruhelage außermittig gelegene Läufer 5 befindet sich jetzt mit seinen Stirnflächen
in denselben Ebenen wie die des Ständerpakets. In dieser Lage verbleibt der Läufer
5 so lange, wie an der Welle 4 des Motors Leistung abgenommen wird bzw. solange
dieser eingeschaltet ist.
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Nach Abschalten der Stromzufuhr zur Ständerwicklung des Motors wird
der Bremsvorgang durch die Feder 8 eingeleitet. Die beim Lauf des Motors gespannte
verhältnismäßig schwache Feder 8 dreht den Läufer 5 mit der Bremsglocke 10 entgegengesetzt
der Drehrichtung der Welle 4 so weit nach unten, bis sich die Glocke 10 auf
dem Bremsbelag 3
abstützt.
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Die Feder 8 hat also nicht die Aufgabe, den gesamten, das Bremsmoment
bestimmenden Anpreßdruck zwischen Belag und Glocke zu erzeugen, sondern sie muß
lediglich den Bremsvorgang einleiten. In dem Moment, wenn die Glocke 10 auf dem
Bremsbelag 3 aufsitzt, wird der Läufer 5 abgebremst, die Welle 4 hingegen versucht
auf Grund ihres Schwungmoments sich weiterzudrehen. Hierdurch versucht der Läufer,
sich weiter nach unten in Richtung Bremsbelag zu schrauben, und damit vergrößert
sich der Anpreßdruck zwischen Bremsglocke 10 und Bremsbelag 3. Die Bremskraft bzw.
der Anpreßdruck der Bremsglocke an den Bremsbelag ist somit von zwei Faktoren abhängig,
erstens vom Reibungskoeffizienten der Materialien der Bremse, zweitens von der Gewindesteigung
des Gewindes auf der Welle 4 bzw. der Gewindemutter 7. Je größer die Steigung des
Gewindes ist, um so geringer wird der Anpreßdruck beim Bremsvorgang, und je flacher
die Steigung gehalten wird, um so größer wird der Anpreßdruck.
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Auf Grund dieser Tatsache besteht die Möglichkeit, die Bremswirkung
von vornherein in verhältnismäßig kleinen Grenzen festzulegen, was bei der Verwendung
des Bremsmotors z. B. in einer Wäschezentrifuge sehr wesentlich ist. Hinzu kommt
der verhältnismäßig geringe Aufwand und die Einfachheit der Ausführung.