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Wirbeletrombremee Die Erfindung betrifft die - Virbeletrombremseng,
insbesondere solche zur Bremaung einea'Pahrzeugs.
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Bekanntlich besteht eine-der- Aufgaben,-«welchen sich die Hersteller
von Wirbeletrombrem . se . n gegenübe - raeheng daring
Einrichtungen für eine genügende-Wa"rmeabfuhr inabesonder . e wiLhrend der
Bremsperioden vorzusehent damit der Tempera-_ turanatieg in den im allgemeinen dem
Rotor der Bremse angehörenden induzierten Teilen in zulässigen Grenzen gehalten
wird.
Bei bekannten Bremseng deren Rotor wenigstens eine Scheibe
aus einem magnetischen Verkstoff aufweistt welche sich vor den Polschuhen von Blektromagneten
dreht, deren Erregung w2hrend der Bremsperioden in dieser Scheibe Wirbelströme erzeugt,
sind bereits auf der Aussenseite der Scheibe, d.h.
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auf der der den Polschuhen der Blektromagnete gegenüberliegenden Seite
abgewandten Seite, Rippen vorgesehen worden, welche gleichzeitig die KÜhlung der
Scheibe begünstigen und als VentilatorflU"gel wirkeng welche Luftströme erzeugen,
welche nicht nur an der Aussenfliche der Scheibe entlangstreicheng sondern auch
in das Innere der Bremse durch die Polechuhe und die Spulen der, Blektromagnete
=,gesaugt werden und auch die KUhlung dieser Teile bewirken. Diese Rippen setzen
Jedoch gleichzeitig der Drehbewegung des Rotors einen gewissen Widerstand entgegeng
welcher umso grösser ist, je wirksamer die Ventilationswirkung der Rippen ist. Wghrend
der Bremsperioden tritt dieser Widerstand zu der Bremawirkung der Bremse hinzu und
ist daher nützlich. Withrend der Perioden, wihrend welcher die Bremse-nicht im Betrieb
ist, obwohl sich der Rotor weiter dreht# bleibt jedoch der durch die BelÜftungsflügel
erzeugte Widerstand bestehen und bildet einen Nachteil.
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Um diesen Widerstand w&wend der Perioden, wiLhrend welcher die
Bremse ausser Betrieb iatt zu verringern, ist bereits vorgeschlagen worden, wihrend
dieser Perioden die Öff-
nung zu schliessent durch welche die ausserhalb der
Bremse angesaugte Luft in die Kanaile zwischen den Kühl- und Belüftungsrippen eintritt.
Die&e Verschliessung erfolgt durch ein ringfo"rmiges Verschluaaglied, welches
an den Rotor in einer wenigstens
angenZhert radialen Ebene angeordnet
ist, welche mit der diese Öffnung enthaltenden zusammenfiLllt oder sich unmittelbar
neben dieser befindet. Zur Freilegung oder Verschliessung dieser Öffnung fÜhrt das
Verschlussglied entweder eine Drehbewegung in seiner Ebene aus, oder auch eine Bewegung
parallel zu der Drehachse der Bremse, wobei die Bewegung den Verschlusagliedes in
dem Sinn'der Freilegung der Öffnung unter der Wirkung des Magnetflusses erfolgt#
welcher von den Blektromagneten bei ihrer Erregung erzeugt wird, wiLhrend die Bewegung
des Verschlusegliedes in entgegengesetzterRichtumg durch eine RÜckholfeder erzeugt
wird.
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Infolge des Vorhandenseins der die induzierte Scheibe des Rotors mit
ihrer Nabe verbindenden Speichen kann die Drehbewegung des Verschlueegliedes nur
eine begrenzte Amplitude haben, was den freien Querschnitt der lufteintrittaöffnung
verringert. Die Erfindung bezweckt daherg die Einrichtungen zu verbessern. welche
eine axiale Bewegung des Verschlussgliedes unter der Wirkung der von den Blektromagneten
bei ihrer Erregung ausgeÜbten Anziehung erzeugen. Hierfür sind erfindungsgemaas
die Polachuhe der Blektromagnete nach innen Über den inneren Rand der entsprechenden
induzierten ringfo-rmigen Scheibe hinaus verlängerty und an dem inneren Ende der
Polschuhe ist ein Ansatz vorgeseheng welcher sich in dem innerhalb der ringförmigen
Scheibe befindlichen Baum axial erstrecktg w#thrend an dem Verschlusaglied eine
gewisse Zahl von Teilen aus einem magnetischen Werkstoff befestigt ist, welche sich
von dem Verschlusaglied in Richtung auf die Elektromagnete erstrecken und.7 wenn
das Verschlusaglied die lufteintrittaöffnung verschliesstg
in der
Nghe der Enden dieser Ansätze aufhUren, so dass diese Teile bei Erregung der Blektromagnete
in den Zwischenraum zwischen dem inneren Rand der ringformigen induzierten Scheibe
und-den Ans"atzen der Polschuhe gezogen werden.
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Um die Reibungen zu verringern, welchen das Vierschlusaglied wihrend
seiner axialen Bewegung ausgesetzt ist und der Anordnung einen einfachen Aufbau
zu geben, wird das Verschlusaglied durch eine gewisse Zahl von Federblättern getragen,
welche in Bezug auf die Halbm"se.r des Verschlusagliedes schrag liegen und an einem
Ende an diesem und an ihrem anderen Ende an dem Rotor befestigt sind, wobei diese
Pederblätter gleichzeitig die Aufgabe der Rückholfedern erfülleng welche das Verschlusaglied
in der Stellung zu halten sucheng in welcher es die lufteintrittaöffnung schlieaste
Um zu verhindern, daso die Enden der an dem Verschlussglied befestigten und in Richtung
auf die Blektromagnete vorspringenden Teile sich gegen die Polschuhe derselben legeng
wird die Bewegung, welche diese Teile und mit ihnen das Verschluasglied unter der
Anziehungskraft der Elektromagnete ausfuhren Onneng durch Anschläge begrenzt, welche
vorzugsweise durch die Speichen der ringformigen Scheibe.ge'bildet werdeng wobei
diese Beschr#kung noch die Wirkung hatl dass die KÜhlrippen die Luft nicht nur aussen
sondern auch innerhalb der Ibemee ansaugen könnent um so die Kou"hlung der Blektromagnete
der Bremse zu bewirken.
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Die Tatsacheg dass die Öffnung, durch welche die Luft von aussen in
die Kanäle zwischen den KÜhlrippen eintritt# geschlossen ist, wenn die Bremse ausser
Betrieb istg gestattetg
diesen Rippen eine solche KrÜ=ung zu gebene
dass ihre konkave Seite in Bezug auf die Drehrichtung der induzierten Scheibe nach
vorne gerichtet ist. Diese Porm der Rippen erzeugt, wenn die Zufteintrittaöffnung
offen istt eine sehr bedeutende Ventilationawirkung. Diese bedeutende Ventilationswirkung
wirdg wie bereits ausgefÜhrt, von einem erheblichen aerodynamischen Widerstand der
Rippen begleitet, welcher wghrend der Perioden# wghrend welcher die Bremse im Betrieb
ist, nützlich ist. Andererseits wird dieser aerodynamiaohe Widerstand durch die
Schlieaaung der Lufteintrittsöffnung wghrend der Periodeng w2irend welcher die Bremse
ausser Betrieb istg beträchtlich verringert.
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Um zu verhinderng daso die Porm der Rippen, deren konkave Seite in
Bezug auf die Drehrichtung der induzierten Scheibe nach vorne gerichtet istg betraehtliche
Sto*Osse in dem Augenblick erzeugt# in welchem die lufteintrittoöffnung freigelegt
wird, sind wenigstens gewisse dieser Rippen nach dem Innern der Bremse zu durch
Abschnitte mit entgegengesetzter Krümmung verlängert9 d.h. deren konvexe Seite in
Bezug auf die Drehrichtung der induzierten Scheibe nach vorne gerichtet istg wobei
diese-Abschnitte die Speichen bildeng mit welchen die Scheibe an ihrer Nabe befestigt
ist.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielehalber
erläutert.
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Pige 1 zeigt in einem Schnitt laeings der Linie I-I der Pig.
3 die Hähfte des linken Abschnitte einer erfindungegemässen Bremse, wobei
die Öffnung für den Eintritt der von aussen kommenden Luft geschlossen ist.
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Fig. 2 zeigt die gleiche Bremeeg bei welcher diese Öffnung offen ist.
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Pig. 3 zeigt die gleiche Bremse in Richtung der
Achse geseheng unter Wegbrechwig von Teilen.
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Pig. 4 ist eine längs der linie IV-IV der Pig.1 geschnittene Teilansicht,.
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Die Bremse besitzt einen Stator mit Elektromagneten 1, deren
Kerne beiderseits der zu der Achse der Welle 2 der Bremse senkrechten Symmetrieebene
A-A in Polochuhe 3 auslaufen. Gegenüber diesen Polschuhen befinden sich dem
Rotor der Bremse angehZrende Scheiben 4 aus einem magnetischen Werkstoff. In der
dargestellten Bremse befindet sich der Stator zwischen den beiden Scheiben 4 des
Rotors. Die Blektromagnete gehören dem Stator an.
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Jede Scheibe 4 wird durch Speichen 5 getrageng of uber welche
weiter unten AusfÜhrungen gemacht sind, und deren untere Enden fest mit einer Nabe
6 verbunden sind, welche auf eine Buchse 7 aufgeschoben ist" welche
eine Verbindungesch,eibe aufweist und an der Velle 2 befestigt ist.
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Auf der Aussenseite einer Jeden Scheibe 4 sind KÜhl- und Ventilationerippen
8 vorgesehen, welche vorzugsweise mit der entsprechenden Scheibe ein Stuick
bilden. Die Zusseren Enden dieser Rippen sind durch eine ringförmige Wand
9 vereinigt, welche ebenfalls mit diesen Rippen ein Stück bilden oder z.B.
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an diese angeschweisst oder angesehraubt sein kann.
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Die durch jede Scheibe, ihre Rippen und die Wand 9 gebildete
Anordnung bildet einen FliehkraftAufterg dessen Eingangotläche an dem unteren Rand
der Rippen 8 liegt. Der Zwischenraum zwischen dem inneren Rand der ringförmi,«en
Wand 9
und der Buchse 7 b-Lldjt eine Öffnung" durch welche die von
auesen kommende Luft von dem durch die Teile 4" 8 und 9 gebildeten
Ventilator
angesaugt werden Mann.
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In dem Zwischenraum zwischen der Scheibe 4 und der Wand
9 haben die Rippen eine solche Krümmung, daso ihre konkave Seite in Bezug
auf den Dreheim des Rotors (Pfeil a) nach m rne gerichtet ist. Hierdurch
wird eine sehr erhebliche Ventilationswirkung der Rippen erhalten" welche in radialer
Richtung nur eine verhiltnismasoig geringe Tiefe haben (welche kleiner als die der
Scheibe 4 ist). Die Breite der Rippen nimmt vorzugsweise von ihrer inneren Kante
zu ihrer aksseren Kante ab, wie dies deutlich aus ]Pig. 1 und 2 hervörgeht.
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Um eine grösste Ventilationswirkung zu erhalten und die Austauschfla"chen
zu vergroGsserny wird zwischen der Wand 9 und der Scheibe 4 eine möglichst
grosse Rippenzahl vorgesehen. Die die Scheibe 4 mit der Nabe verbindenden Speichen
bilden vorzugsweise die Verlingerung gewisser Rippen 8.
In diesem Fall erhalten
diese die Aufgabe von Speichen erfÜllenden VerAangerungen eine solche Krümmungg
daas ihre konvexe Seite in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors nach vorne gerichtet
ist, wihrend ihre konkave Seite nach hinten gerichtet ist, um ihre mechanische Festigkeit
in dem Augenblick zu verbessern, in welchem sich die Induzierte Scheibe unter der
Wirkung der Wirbeletröme erwärmt und ausdehnt. Ausserdem werden hierdurch durch
die angesaugte Luft verursachte Stösse vermieden.
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Dank der angegebenen Form der Rippen 8 ist die Ventilationawirkung
sehr kra«ftigr aber gleichzeitig ist der fliderstand, welchen der so gebildete Ventilator
der Drehung_ des Rotors und der ihn tragenden Welle entgegensetztg bedeutend, insbesondere
wenn der Ventilator in der oben erlauterten und
in Pige 2 dargestellten
Weise arbeitet. Um diesen Widerstand zu verringerng wenn die Bremse nicht arbeiteti
doh. wenn die Blektromagnete 1-3 nicht erregt eindp wird die zwischen dem
inneren Rand der Vand 9 und der Buchse 7 gebildete lufteintritteö
0 ffnung durch ein ringförmiges Verschlusaglied 12 verschlosseng welches
sich dann in dieser Öffnung befindet und'in einer in7 Bezug auf die Welle 2 des.Rotore
radial liegenden Ebene liegt (siehe die Stellung des T.erschlussgliedes 12 in Pig.
1). In dieser Stellung kann der durch die Teile 49 8 und
9 gebildete Ventilator noch Luft anaaugeng indem er sie innerhalb der Bremse
durch den Zwischenraum zwischen-den Polochuhen 3 der Blektromagnete und einer
Buchse 10 entnimmtg welche dem Stator angehört, und in welcher die Welle
2 z.B. mit Hilfe von Lagern 11
gelagert ist. Wenn sich die Bremse in Betrieb
befindetg befindet sich das Verschlussglied 1 2 in der Stellung der Pigt
29 in welcher es sich gegen die aiusseren Kanten der S.peichen-5 legt. In dieser
Stellung saugt der Ilentilator 4, 89 9 Luft von aussen und von dem Innern
der Bremse ang wie dies durch die Pfeile b und o angedeutet ist.
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Zur Betgtigung des Verschlusagliedes 129 deh. um es aus seiner in
Pig.-1 dargestellten Stellung in die der Fig. 2 zu bringen, wird die"Anziehungskraft
ausgeautotg welche von den Blektromagneten ausgeübt wirdg wenn sich die Bremse im
Betrieb befindet. Damit die magnetische Anziehung der Blektromagnete diese Wirkung
hat9 weist das Verschlusaglied 12 eine gewisse Zahl von Vorsprüngen aUS magnetischem
Verkstoff 14 aufg welche durch die Zwischenrasume zwischen den Speichen
5 treten, und deren Profil zweckma"s.eig der Form der Speichen angepasst
isti aodaso-das freie Ende dieser VorsprUM.Se in einer verhiatniemä
''seig
kleinen Entfernung von den Polschuhen der Elektromagnete liegt. Andererseits weisen
die Polochuhe an ihrem unteren Randleich auf diese Vorsprünge zu erstreckende Anea"tze
31 auf$ so daso der Zuftspalt zwischen diesen Ansätzen und den freien Enden
der VorsprUße 14 verha"ltniama"seig klein ist, selbst wenn sich das Verschluasglied
12 in der Stellung befindet# in welcher es die Öffnung zwischen der inneren Kante
der Wand 9 und der Buchse 7 verschlieset. In dem freien Ende der Vorspr»
e 14 ung ist vorzugsweise eine Nut 141 ausgebildet.
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Sobald die Blektromagnete erregt werdeng bringt die magnetische Anziehung
das Verschlusaglied in die in Pig. 2 dargestellte Stellungt in welcher das frei-e
Ende der VorsprÜnge 14 in die Nithe der Polschuhe 3 kommti ohne jedoch mit
diesen in BerÜhrung zu kommen, da die axiale Bewegung des Verschlussgliedes 12 durch
seine Anlage an die seitlichen R#inder der-Speichen 5 angehalten wird.
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Die RÜckholeinrichtungen zur RÜckfÜhrung des -Yerschlusagliedes 12
in die in Vig. 1 dargestellte Stellung können durch Federn gebildet werden.
Diese Federn kUnnen verachiedene Formen haben. Sie erhalten zweckmässig die Form
von Federblattern 15, welche um den Umfang der Buchse 7 herum verteiit sindv
und deren eines Ende aa Fingern 16 befestigt iotg welche z.B. von einem Ring
13 getragen werden, welcher gleichzeitig den fest mit der Buchse
7 verbundenen oder auf diese aufgesetzten Anachlag-12 1 bildet, wihrend
ihr anderes Ende durch Anschrauben$ Schweissen oder auf andere Weise an dem Verschlusaglied
12 befestigt ist. Diese Pederblitter bilden' also gleichzeitig die Rückholeinrichtungen
und den Halter für -
das Verschlusaglied 12.
Nu r bei'apielehalber
sind nachstehend die Ab-
messungen eiaes erfindungegemaiesen, eixem Rotor
einer Bremse angehörenden Ventilators angegeben.-Wenn mit D der Aussendurchmesser
der Scheibe 4 bezeichnet wirdv beträgt die Hooohe der Rippen 8 und der Wand
9
0925 D bis 0935 D. Die Breite der Rippen 8 an ihrer
Innenkante» d.h. an der Stelleg an welcher die luft in die KanLe zwischen den Rippen
eintritt, betra"gt 0911 D bis 0913 D, w21rend die Breite der Rippen
an ihrem äusseren Ende 09075 D bis 09085 D
beträgt. Der Hub, welchen
das Verschlusaglied 12 zwischen seiner Schliessungestellujag (Fig. 1) und
seiner Öffnungsstellung (Pig. 2) ausfÜhrtg hat einen zwischen 0.050 D und
0.055 D liegenden Wert. Der von der aktiven Seite (konkave Seite-) der inneren
Enden der Rippen gebildete Bingangewinkel a betra"gt etwa 35'. wihrend der
Auagangewinkel ß zwischen 90 und 1000 liegt.
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Ein Rotor mit den obigen Abmessungen und Winkeln weist z.B. vierzig
Rippen mit einer Höhe von 6 bis 7 ein fü'r einen Aussendurchmesser
des Rotora zwischen 40 und 45 en auf. Dieser Rotor hat folgende Bigenschaften:
1.) Seine Wirmeaustauscheigenschaften sind die gleichen.» unabhingig davong
ob er mit einem in der Mitte der VentilationostrUme anßeordneten Verschluoaglied
12 versehen ist, oder nicht; 2,) wenn er mit einem Verschlusaglied versehen ist,
welches die Öffnung zwischen dem inneren Rand der Wänd 9
und der Buohee'7
schlieset, wird die von den VentilationsöinriohtuMen aufgenommene leistumg etwa
auf ein Viertel der von dem gleichen Rotor ohne Verechlunsglied aufgenommenen Leistung
herabgesetzt.