DE1463888C

DE1463888C - Brake motor

Info

Publication number: DE1463888C
Authority: DE
Inventors: Gunter 5828 Ennepetal Fröhlich
Original assignee: Heemaf S K A Motorenwerk AG , 4600 Dortmund, Elektromotorische An triebe GmbH, EMA, 5800 Hagen
Publication date: 1972-08-03

Description

stehende Element, also in dem vorliegenden Fall ι auf den Ringmagneten, übertragen werden.standing element, so in the present case ι be transferred to the ring magnet.

; d) Die Ansprechzeit der Bremseinrichtung soll; d) The response time of the braking device should

möglichst kurz sein, d. h. die Anfangsbeschleunigung der Bremselemente soll möglichst groß sein.be as short as possible, d. H. the initial acceleration the braking elements should be as large as possible.

Die befriedigende Erfüllung sämtlicher dieser Bedingungen gelang bisher nicht. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Innenbackenbremse eines Bremsmotors so auszubilden, daß auf ; der einen Seite der konstruktive Aufwand gering bleibt und daß auf der anderen Seite sämtliche der erwähnten Bedingungen erfüllt werden.
; Dies gelingt bei einem Bremsmotor der eingangsSatisfactory fulfillment of all of these conditions has not yet been achieved. The invention is therefore based on the object of designing an inner shoe brake of a brake motor so that on; On the one hand, the design effort remains low and, on the other hand, all of the conditions mentioned are met.
; This is achieved in the case of a brake motor as described at the beginning

»enannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Federn Blattfedern sind und im Sinne einer Zusatz- ; feder geformt oder mit einer solchen versehen sind, die gegen Ende des Lüftungshubes durch Auflage ! am Ringmagneten gespannt ist und so eine steil an- %, steigende Zusatzfederkraft entwickelt und daß die Bremselemente einseitig an der jeweils zugehörigen Blattfeder befestigt sind, dergestalt, daß ausschließlich die Blattfedern die Bewegung der Bremselemente bei ihrem Hub führen und die bei der Bremsung auftretenden Tangentialkräfte auf den Ringmagneten oder dessen Halterung übertragen.»Named type according to the invention in that the springs are leaf springs and in the sense of an additional; are spring-shaped or provided with one that is supported at the end of the ventilation stroke! is clamped to the ring magnet and designed as a steep Toggle%, rising additional spring force and that the brake elements are fixed on one side to the respectively associated leaf spring, such that only the leaf springs guide the movement of the brake elements in their hub and the tangential forces which occur during braking on transferred to the ring magnet or its holder.

Durch die französische Patentschrift 997 280 ist es an sich bekannt, die Bremselemente einer Elektromagnetbremse an Blattfedern zu befestigen, welche wiederum — im Gegensatz zur Erfindung — an einer Trommel befestigt sind. Diese Elektromagnetbremse ist jedoch nicht für den Einsatz in einem Bremsmotor geeignet, da die Bremsung bei Stromfluß erfolgt. Dabei ist die auf Grund der Bedingung a) bestehende Schwierigkeit nicht gegeben, da die Kraft der ver_r wendeten Blattfedern nur ausreichen muß, den Restmagnetismus des Elektromagneten zu überwinden. Die Bremskraft selbst wird durch die Anzugskraft des Elektromagneten erzeugt.From French patent specification 997 280 it is known per se to attach the braking elements of an electromagnetic brake to leaf springs which in turn - in contrast to the invention - are attached to a drum. However, this electromagnetic brake is not suitable for use in a brake motor, since braking takes place when current is flowing. The existing due to the condition a) difficulty is not given, since the force of the leaf springs used ver _r must only be sufficient to overcome the residual magnetism of the electromagnet. The braking force itself is generated by the attraction force of the electromagnet.

Weitere Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further refinements and preferred embodiments of the invention are set out in the subclaims specified.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.In the drawings, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen Schnitt eines erfindungsgemäßen Bremsmotors,Fig. 1 is a section of an inventive Brake motor,

F i g. 2 eine erste Ausführungsform,F i g. 2 a first embodiment,

F i g. 3 eine zweite Ausführungsform,F i g. 3 a second embodiment,

F i g. 4 eine dritte Ausführungsform der Anordnung und Befestigung der Bremselemente,F i g. 4 a third embodiment of the arrangement and fastening of the braking elements,

F i g. 5 ein Diagramm.F i g. 5 is a diagram.

Der Bremsmotor gemäß der Erfindung besitzt in üblicher Weise eine Welle 1, die einen Läufer 2 trägt, welcher mit einem Ständer 3 zusammenarbeitet. Die Welle 1 ist in Lagern 4 und S gelagert. Auf einen sich über das Lager 5 hinaus erstreckenden Wellenstummel 6 der Welle 1 ist eine Bremstrommel 7 aufgekeilt, welche der Ableitung der Bremswärme dienende Kühlflügel 8 trägt.The brake motor according to the invention usually has a shaft 1 which has a rotor 2 carries, which cooperates with a stand 3. The shaft 1 is supported in bearings 4 and S. On one shaft stub 6 of shaft 1 extending beyond bearing 5 is keyed to a brake drum 7, which carries the dissipation of the braking heat serving cooling blades 8.

Koaxial zu der Welle 1 ist ein im Querschnitt U-Profilförmiger Ringmagnet 9 feststehend angeordnet, welcher zwei radial nach außen abstehende Ringschenkel 10 und 11 besitzt. In der Höhlung zwischen den Schenkeln 10 und 11 ist eine Magnetspule 12 angeordnet, welche vorzugsweise mit Gleichstrom beschickt wird, wobei dann einer der Ringschenkel 10, 11 den Nordpol und der andere den Südpol bildet. Wechselweise kann der Ringmagnet 9 im Querschnitt doppel-U-profilförmig sein. Es werden dann zwei Magnetspulen verwendet, die gegensinnig vom Gleichstrom durchflossen werden.A ring magnet 9 with a U-shaped cross-section is fixedly arranged coaxially to the shaft 1, which has two ring legs 10 and 11 protruding radially outward. In the cavity between the legs 10 and 11 has a magnetic coil 12, which is preferably operated with direct current is charged, one of the ring legs 10, 11 then forming the north pole and the other forming the south pole. Alternatively, the ring magnet 9 can be double-U-shaped in cross section. It will then two magnetic coils are used, through which the direct current flows in opposite directions.

Weiterhin könnte theoretisch der Ringmagnet 9 rotieren und die Bremstrommel 7 stillstehen. In diesem Falle wären jedoch dann Schleifkontakte für dieFurthermore, the ring magnet 9 could theoretically rotate and the brake drum 7 could stand still. In this However, the case would then be sliding contacts for the

ίο Stromversorgung des Ringmagneten erforderlich, was zu einer gewissen Unsicherheit führen würde. Außerdem wäre dann die Ableitung der Bremswärme nicht so gut, da die bei der Rotation der Kühlflügel 8 entstehende Turbulenz der Luftströmung fehlen würde.ίο Power supply of the ring magnet required what would lead to a certain degree of uncertainty. In addition, the dissipation of the braking heat would not be possible so good that the turbulence of the air flow that occurs when the cooling vanes 8 rotate would be absent.

In dem Ringraum zwischen der Innenfläche der Bremstrommel 7 und den Außenflächen der Schenkel 10 und 11 des Ringmagneten 9 sind nun Bremselemente angeordnet, wie dies an drei Ausführungsbeispielen in den Fig.2 bis 4 dargestellt ist. Die Anordnung erfolgt dabei immer in der Weise, daß durch ein einziges an dem Ringmagneten 9 befestigtes Federelement sowohl der Andruck des Bremselementes an die Bremstrommel 7 als auch die Führung desselben bei der Hubbewegung und die Über- tragung der bei der Bremsung auftretenden Tangentialkräfte auf den Ringmagneten 9 erfolgt.In the annular space between the inner surface of the brake drum 7 and the outer surfaces of the legs 10 and 11 of the ring magnet 9 are now arranged braking elements, as shown in three exemplary embodiments in FIGS. the The arrangement always takes place in such a way that it is attached to the ring magnet 9 by a single one Spring element both the pressure of the brake element on the brake drum 7 and the guidance of the same during the lifting movement and the transfer carrying the tangential forces occurring during braking takes place on the ring magnet 9.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform ist eine im Ausgangszustand im wesentlichen geradlinig verlaufende Blattfeder 13 vorgesehen, auf weleher zwei Bremselemente 14 und 15 befestigt sind. Die Bremselemente bestehen je aus einem gekrümmten Ankerblech 16, auf welches ein Bremsbelag 17 aufgenietet ist. Die Befestigung der Bremselemente 14 und 15 auf der Feder 13 erfolgt nun mittels Schrauben 18 in der Weise, daß die Blattfeder in die konkave Höhlung des Ankerbleches 16 hineingezogen wird. Dadurch winkeln sich die Bezirke 19 der Blattfeder 13 etwas ab. Wenn die Magnetspule 12 unter Spannung gesetzt wird, dann tauchen die Schrauben 18 in den Zwischenraum zwischen die Schenkel 10 und 11 ein, so daß also die Bezirke 19 unmittelbar auf den Oberflächen der Schenkel 10,11 aufschlagen. Der weitere Anzug führt dann zu einer gewissen Streckung der Feder 13.In the case of the in FIG. 2 illustrated embodiment a leaf spring 13 which extends essentially in a straight line in the initial state is provided on which two brake elements 14 and 15 are attached. The braking elements each consist of a curved one Anchor plate 16 on which a brake lining 17 is riveted. The fastening of the braking elements 14 and 15 on the spring 13 is now done by means of screws 18 in such a way that the leaf spring in the concave cavity of the anchor plate 16 is drawn into it. As a result, the areas 19 of the leaf spring are angled 13 something off. When the solenoid 12 is energized, the screws submerge 18 in the space between the legs 10 and 11, so that the districts 19 immediately Hit the surfaces of the legs 10, 11. The further suit then leads to a certain Extension of the spring 13.

Die dabei vorliegenden Kraftverhältnisse sind in dem in F i g. 5 dargestellten Diagramm schematisch aufgezeichnet. Die Federkraft wird so bemessen, daß sie bei Beginn der Lüftung der Bremse von der Zugkraft des Ringmagneten überwunden wird. Die Zugkraft des Ringmagneten nimmt entsprechend den magnetischen Gesetzen beim Anzugshub mit höherer Potenz zu als die Federkraft. Die durch das Aufschlagen der Bezirke 19 entstehende Zusatzkraft sorgt nun dafür, daß die stärkere Zugkraft des Magneten ohne Rückprellungen gut aufgenommen wird. Bei der Stromabschaltung steht durch die Zusatzkraft außerdem ein Kraftreservoir zur Verfügung, auf Grund dessen ein bedeutend rascheres Abheben der Blattfederbezirke 19 von dem Ringmagneten und eine Beschleunigung der Bremselemente 14 und 15 in Richtung auf die Innenfläche der Bremstrommel erreicht wird. Bei der Streckung der Feder 13 im letzten Teil des Hubes tritt außerdem eine gleitende. Bewegung der Enden der Bezirke 19 tangential auf den Flächen der Schenkeln und 12 auf. Es zeigte sich, daß die dabei auftretende, an sich geringe Reibung eine gewisse Dämpfung des Aufprallstoßes liefert und ein Zurückprellen der Bremselemente 14The force relationships present are in the one shown in FIG. 5 shown schematically recorded. The spring force is measured in such a way that it is relieved of the tensile force when the brake is released of the ring magnet is overcome. The tensile force of the ring magnet increases accordingly magnetic laws at the tightening stroke with a higher power than the spring force. The one by hitting the districts 19 resulting additional force now ensures that the stronger pulling force of the magnet is well absorbed without bounces. When the power is switched off, the additional force In addition, a power reservoir is available, due to which a significantly faster lifting of the Leaf spring districts 19 from the ring magnet and an acceleration of the braking elements 14 and 15 in Direction towards the inner surface of the brake drum is achieved. When stretching the spring 13 in the last Part of the stroke also occurs a sliding. Movement of the ends of the districts 19 tangentially the surfaces of the legs and 12 on. It was found that the inherent low friction provides some cushioning of the impact shock and a rebound of the braking elements 14

und 15 verhindert. Die Schwingung wird dabei schon in der ersten. Halbwelle gedämpft.and 15 prevented. The vibration is already in the first. Half-wave damped.

Die Magnetspule 12 wird zweckmäßigerweise — wie erwähnt — mit Gleichstrom beschickt. Da die Motoren im allgemeinen mit Wechselstrom oder Drehstrom betrieben werden, muß eine entsprechende Gleichrichter-Einrichtung vorgesehen werden. Da der Abfall der Magnetkraft einem zeitlich recht langen Exponentialgesetz folgt, würde es normalerweise ziemlich lange dauern, bis auf Grund des zusammenfallenden Magnetfeldes die Zugkraft des Magneten unter den in Fig. 5 eingezeichneten Punkt 2 abgefallen ist. Erst ab da würde die Hubbewegung der Bremselemente 14 und 15 beginnen. Durch die auftretende Zusatzkraft wird dieser Zeitfaktor auf ein Bruchteil verkürzt, was nun wiederum möglich macht, daß eine wechselstromseitige Abschaltung vor dem Gleichrichter möglich ist. Dies verringert jedoch den schaltungstechnischen Aufwand beträchtlich. Außerdem wird der Sicherheitsfaktor ao erhöht, da somit auf alle Fälle gewährleistet ist, daß zusammen mit der Motorstromabschaltung auch sofort der Einfall der Bremselemente 14 und 15 beginnt. The magnetic coil 12 is expediently - as mentioned - charged with direct current. Since the Motors are generally operated with alternating current or three-phase current, a corresponding one must Rectifier device are provided. Because the drop in magnetic force is timely long exponential law, it would normally take a long time to get up due to the coincident Magnetic field, the pulling force of the magnet among those shown in FIG. 5 Point 2 has dropped out. Only from then on would the stroke movement of the brake elements 14 and 15 begin. Due to the additional force that occurs, this time factor is reduced to a fraction, which in turn is now makes possible that an AC-side disconnection is possible before the rectifier. this however, reduces the circuit complexity considerably. In addition, the safety factor ao increased, since it is guaranteed in all cases that, together with the motor current shutdown, also immediately the collapse of the braking elements 14 and 15 begins.

Die Zusatzkraft kann auch in anderer Weise, z. B. durch Zusatzfedern, erzielt werden. Auch wenn der Anstieg weniger steil ist, ergeben sich bereits Vorteile. The additional force can also be used in other ways, e.g. B. can be achieved by additional springs. Even if the Ascent is less steep, there are already advantages.

Die Blattfeder 13 ist an ihrer Mitte mittels in die Schenkel 10 und 11 eingreifender Schrauben 20 an dem Ringmagneten befestigt. Für den Fall, daß eine Bremsung in bedeutend stärkerem Maße in einem Drehsinn der Motorwelle 1 erwünscht ist als in dem anderen Drehsinn, dann wird jeweils nur ein Bremselement an einer Blattfeder befestigt und die Blattfeder mit ihrem Ende am Ringmagneten befestigt und zwar so, daß sämtliche Bremselemente von ihren Befestigungspunkten im selben Drehsinn liegen.The leaf spring 13 is attached to its center by means of screws 20 engaging in the legs 10 and 11 attached to the ring magnet. In the event that a braking to a significantly greater extent in a Direction of rotation of the motor shaft 1 is desired than in the other direction of rotation, then only one braking element is required attached to a leaf spring and the end of the leaf spring attached to the ring magnet in such a way that all the braking elements are in the same direction of rotation from their attachment points.

Aus Übersichtlichkeitsgründen, insbesondere um die Knickung der Blattfeder 13 zu zeigen, ist der Abstand der Bremselemente 14 und 15 übertrieben dargestellt. In der Praxis kann gerade so viel Platz gelassen werden, daß die Schraube 20 Platz findet. Selbstverständlich sind um den Umfang des Ringmagneten gleichmäßig verteilt noch weitere Blattfedern 13 mit ihren Bremselementen 14 und 15 angeordnet. For reasons of clarity, in particular to show the buckling of the leaf spring 13, the distance between the braking elements 14 and 15 is shown exaggerated. So much space can be left in practice be that the screw 20 finds place. Of course are around the circumference of the ring magnet Evenly distributed even more leaf springs 13 with their braking elements 14 and 15 are arranged.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform besteht die Blattfeder 21 aus einem Dreiviertel-Ring, dessen Durchmesser etwas größer gehalten ist als der Außendurchmesser des Ringmagneten 9. Die Blattfeder 21 trägt Bremselemente 22 und 23, welche sich beispielsweise über ein Viertel des Gesamtumfanges erstrecken. Es zeigte sich, daß diese Ausführungsform gegen Abnutzung sehr unempfindlich ist, d. h., die Bremskraft bleibt auch bei Abnutzung der Bremsbeläge voll erhalten, da am Anfang die Bremselemente 22 und 23 nur mit einem Teil ihrer Fläche an der Innentrommel anliegen, während bei Abschliff des Bremsbelages damit mit etwas nachlassender Federkraft eine größere Fläche zur Anlage an der Bremstrommel kommt.In the case of the in FIG. 3, the leaf spring 21 consists of a three-quarter ring, the diameter of which is kept slightly larger than the outer diameter of the ring magnet 9. The leaf spring 21 carries braking elements 22 and 23, which are, for example, over a quarter of the total circumference extend. It was found that this embodiment is very insensitive to wear and tear; H., the braking force remains fully intact even when the brake linings are worn, since the braking elements are at the beginning 22 and 23 rest against the inner drum with only part of their surface, while grinding of the brake lining with a slightly decreasing spring force a larger area to rest on the Brake drum is coming.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform sind Bremselemente 24 je an einer rechtwinklig abgewinkelten oder gekröpften Blattfeder 25 befestigt, welche mit mehreren Schrauben 26 an den Seitenflächen des Ringmagneten 9 angeschraubt ist.In the case of the in FIG. 4 shown embodiment are braking elements 24 each at a right angle angled or cranked leaf spring 25 attached, which with several screws 26 on the side surfaces of the ring magnet 9 is screwed on.

Gemäß der Erfindung gelingt es also, mittels einer einzigen Blattfeder sowohl eine Führung der Bremselemente 14, 15, 22, 23 oder 24, als auch den entsprechenden Andruck derselben an die Bremstrommel 7 und eine Übertragung der bei der Bremsung entstehenden Tangentialkräfte auf den Ringmagneten 9 zu bewerkstelligen. Die Lösung ist konstruktiv äußerst einfach und bietet die beschriebenen Vorteile. According to the invention it is thus possible to guide the braking elements by means of a single leaf spring 14, 15, 22, 23 or 24, as well as the corresponding pressure on the brake drum 7 and a transfer of the tangential forces generated during braking to the ring magnet 9 to accomplish. The solution is extremely simple in construction and offers the advantages described.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

I. Brake motor, which has an inner shoe brake drum, a ring magnet with an annular Has excitation coil and individual braking elements attached to it or to its bracket, which when braking by the force of springs supported opposite the ring magnet the inner surface of the brake drum is pressed against this effect of the springs when it is released are attracted by the magnet through the following features:

the springs are leaf springs (13, 21, 25) and shaped in the sense of an additional spring or ¹ S provided with such a, which is the end of the .gespannt Lüftungshubes by resting on the ring magnet and designed as a steeply rising additional spring force;
the braking elements (14, 15, 22, 23, 24) are attached on one side to the respective associated leaf spring (13, 21, 25) in such a way that only the leaf springs (13, 21, 25) control the movement of the braking elements (14, 15 , 22, 23, 24) in their hub and those in the. Braking occurring axial forces are transferred to the ring magnet (9) or its holder.

2. Brake motor according to claim 1, characterized in that that the leaf springs (13, 21, 25) are angled so that towards the end of the ventilation stroke the areas in the area of the braking elements (14, 15, 22, 23, 24) located leaf spring areas hit the pole faces of the magnet (9) and become stretch.

3. Brake motor according to claim 2, characterized in that the angling of the leaf springs is achieved in that the face of each brake element facing the ring magnet Is concave and that the leaf springs by means of a in the middle of the braking element engaging screw (18) are forced into the concave cavity at an angle.

4. Brake motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the leaf springs each consist of an elongated strip, the width of which is approximately the width of the ring magnet (9) and that its longitudinal extension is tangential to the ring magnet (9) are arranged.

5. Brake motor according to claim 4, characterized in that the leaf springs (13, 21, 25) in their basic shape are straight or bent or angled so far that their radius of curvature is greater than the radius of curvature of the ring magnet (9).

6. Brake motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that each leaf spring at each of its two ends carries a braking element and at its center on the ring magnet (9) is attached.

7. Brake motor according to one of the preceding claims, characterized in that the Leaf springs (25) angled or cranked at right angles and on one axial side surface of the magnet (9) are attached.

The invention relates to a brake motor, which has an inner shoe brake drum, a ring magnet with an annular excitation coil and individual braking elements attached to it or to its holder has, which supported during braking by the force of opposite the ring magnet Springs pressed against the inner surface of the brake drum and counteract this effect when it is released Springs are attracted to the magnet. Such a brake motor is known (German patent specification 760 064.

If an immediate standstill of the motor shaft is required when the motor current is switched off or is absolutely necessary, brakemotors are generally used, e.g. B. Motors where on corresponding braking devices are arranged at one or both ends of the motor shaft itself. In particular, brake motors are used for all types of hoists, e.g. B. for construction hoists used. (Brochure DZ 309 from the company DEMAG - »guide« for braking problems in drive technology).

There are now brake motors, e.g. B. known with cone or disc brakes, in which by axial Moving a braking element relative to another counter-element the braking is achieved. These motors have the advantage that the axial displacement can be achieved relatively easily from a structural point of view lets, (German patent specification 434 701, USA patent specification 2514694).

Known brake motors with electro-magnetically released inner shoe brake (German patent specification 760 064, U.S. Patent 2 396 950) have a brake drum attached to the engine, a device, fixed magnets and braking elements attached to them, which when braking by the force of springs pressed against the inner surface of the brake drum and against the action of the Springs are attracted by the magnet and thus lifted off. Such brake motors have the the advantages of the shoe brakes. The braking responds extremely quickly, i. H. the so-called »Typing time« is only 0.01 to 0.05 seconds, which is particularly the case with machine tools, for example in boring mills, spindles or the like. Allowed the rotor to continue running to a few degrees limit. Another advantage is the low level of wear and tear, so that it is unpleasant to change the brake pads only have to be done very rarely. Despite these advantages, brake motors were using Internal shoe brakes are not used very often because of difficulties that arise. Because there are to meet the following conditions:

a) The braking elements must be large and that Required braking torque ensuring spring force on the inner surface of the brake drum be pressed.

b) The braking elements must be guided in their lifting movement so that a, uneven Intervention of the same is avoided and there is no wear and tear on the brake linings, which have a strong influence on the braking behavior.

c) The tangential forces occurring during braking must have a corresponding safety factor on the relative to the brake drum