DE1909852U

DE1909852U - INNER SHOE BRAKE.

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Publication number: DE1909852U
Application number: DEH50555U
Authority: DE
Original assignee: Heemaf S K A Motorenwerk A G D
Current assignee: Heemaf S K A Motorenwerk A G D
Priority date: 1964-12-08
Filing date: 1964-12-08
Publication date: 1965-02-11

Description

P.A. 004 23 ^ *-5.1.65P.A. 004 23 ^ * -5.1.65

8 ifacto Tl, SisfeiteifsireEs8 ifacto Tl, SisfeiteifsireEs

B 2225B 2225

Firma HSEMAI S.K.A. xviOtorenwerk A.ü-. DüR'x'MUJSD, SchäferstraßeHSEMAI S.K.A. xviOtorenwerk A.ü-. DüR'x'MUJSD, Schäferstrasse

undand

Firma E M A Elektromotorische Antriebe G.m.b.H.Company E M A Elektromotorische Antriebe G.m.b.H.

GEYBLSBERGGEYBLSBERG

Inner shoe brake

Die Neuerung betrifft eine Innenbackenbremse insbesondere für Bremsmotoren, bei der die innerhalb einer Bremstrommel angeordneten Bremselemente zur Bremslüftung elektromagnetisch radial nach innen yon der Innenfläche der Bremstrommel abgehoben werden.The innovation relates in particular to an internal shoe brake for brake motors, in which the brake elements arranged within a brake drum for brake release are electromagnetic be lifted radially inward from the inner surface of the brake drum.

Innenbackenbremse!! der angegebenen Art haben den Vorteil , daß sie bei Stromausfall durch federkraft sofort einfallen., \lenn sie also einem Bremselektromotor zugeordnet v/erden, der z.B. ein Hebezeug oder einen Aufzug betätigt, ist bei Abschaltung oder Stromausfall ein Stillstand des Hebezeuges bereits nach 0,1 Sekunden oder auch darunter gewährleistet» Dabei muß ein Kompromiß zwischen der Ansprechzeit der Bremse, welche als "Tippzeit¹¹ bezeichnet wird, der erzielbaren Bremsleistung und der aufgrund der Erwärmung des die Bremselemente betätigenden Magneten begrenzten Schalthäufigkeit je Stunde geschlossen werden. Starke Bremsmomente bedingen, daß die Bremselemente mit großer Federkraft an die Innenfläche der Bremstrommel angedrückt werden. Diese Federkraft muß von dem Magneten überwunden werden. Dabei ist zu Beginn der Lüftung der Bremselemente die auf die Anker ausgeübte Magnetkraft am geringsten, da ja ein luftspalt in der Größenordnung des Hubes der Bremselemente 5 also z.B. von 2 mm, überwunden werden muß. Hierzu kommt noch, daß durch Abnutzung der Bremsbeläge sich der Hubweg und der Luftspalt vergrößern. Am Ende des Lüftungshubes ist die Magnetkraft erheblich größer, da die Magnetkraft bei der Schließung des Luftspaltes erheblich stärker ansteigt, als die Federkraft=Inner shoe brake !! of the type indicated have the advantage that they are incident on power failure by spring force once., \ So lenn assigned v / ground which operates, for example, a hoist or lift a braking electric motor, at shutdown or power failure is a stoppage of the hoist after 0, 1 second or less guaranteed »A compromise must be made between the response time of the brake, which is referred to as" tip time ¹¹ ", the achievable braking power and the switching frequency per hour, which is limited due to the heating of the magnet actuating the brake elements. Strong braking torques require that The brake elements are pressed against the inner surface of the brake drum with great spring force. This spring force must be overcome by the magnet. At the beginning of the ventilation of the brake elements, the magnetic force exerted on the armature is lowest, since there is an air gap in the order of magnitude of the stroke of the brake elements 5, for example by 2 mm, can be overcome got to. In addition, wear of the brake pads increases the travel and the air gap. At the end of the ventilation stroke, the magnetic force is considerably greater, since the magnetic force when the air gap is closed increases considerably more than the spring force =

Bei der Stromabschaltung folgt der Abfall der Lagnetkraft einem zeitlich recht langem Exponentialgesetz. Erst wenn die ein "Vielfaches der Federkraft betragende Zugkraft des luagneten nach der Stromabschaltung bis auf den ./ert der Federkraft abgefallen ist, beginnen sich die Bremselemente in Richtung auf die Bremstrommel zu bewegen, Für verschiedene Anwendungszwecke sind jedoch extrem kurze Tippzeiten, z.3. von 0,01 Sekunden erwünscht, um z«B„ den Weiterlauf einer Werkzeugmaschine nach der Stromabschaltung auf wenige ¥inkelgrade zu begrenzen.When the power is switched off, the drop in the lag force follows a long exponential law. First if the tensile force of the magnet after the power is switched off, which is a multiple of the spring force, down to the ./ert the spring force has dropped, the braking elements begin to move in the direction of the brake drum, for various However, it is used for extremely short typing times, e.g. 3. of 0.01 seconds is desirable, for example to continue running of a machine tool after switching off the power to a few ¥ angular degrees.

Es ist nun bekannt, daß ein Magnet einer bestimmten geometrischen Größe sich um so schneller entregt, je niedriger seine Selbstinduktion und je höher seine Verlustleistung ist. Die Steigerung der Verlustleistung vermindert jedoch infolge der stärkeren Erwärmung die Einschaltzeit je Stunde und damit auch ggfls. die Schalthäufigkeit.It is now known that a magnet of a certain geometric The lower the size, the faster it de-excites itself its self-induction and the higher its power dissipation. However, the increase in the power loss reduces the switch-on time per hour and thus the greater heating also if necessary. the switching frequency.

Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Innenbackenbremse der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß äußerst günstige Werte hinsichtlich der Tippzeit, der Schaltzahlen je Stunde und der erreichten Bremsleistungen erzielt werden, ohne daß dadurch bei einem gegebenen Typ die Baugröße vergrößert y^erden müßte.The innovation is now based on the task of an inner shoe brake of the type in question in such a way that extremely favorable values with regard to the typing time and the number of operations are achieved per hour and the braking power achieved can be achieved without affecting the size of a given type increased y ^ ground.

Diese Aufgabe wurde gemäß der vorliegenden !Teuerung dadurch, gelöst«, daß zur elektromagnetischen Betätigung der Bremselemente ein ein- oder mehrspuliger Ringmagnet vorgesehen ist, dessen Kern einen erheblich schlechteren magnetischen Leitwert als weicheisen hat, aber erst bei etwa gleich hohen Feldstärken wie ein ϊ/eicheisenkern gleicher Konfiguration zur Sättigung gelangt.According to the present inflation rate, this task was solved «that a single or multi-coil ring magnet is provided for the electromagnetic actuation of the brake elements whose core has a significantly poorer magnetic conductance than soft iron, but only at about the same level Field strengths like a ϊ / oak iron core of the same configuration for Saturation reached.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Kern des Ringmagneten ein G-ußkörper, insbesondere ein Sphärogußkörper. According to a particularly preferred embodiment, the The core of the ring magnet is a cast iron body, in particular a nodular cast iron body.

G-emäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform liegen die von den Eingschenkeln gebildeten Polflächen in Kreisringflächen, die konzentrisch und parallel zur Bremstrommel verlaufen. According to a first preferred embodiment, the Pole faces formed by the single legs in circular ring faces that run concentrically and parallel to the brake drum.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegen die von den Jäingschenkeln gebildeten PoIflachen in Kreisringflächen, welche im Axialschnitt schräg zur Eremstrommelfläche und vorzugsweise auch schräg zueinander verlaufen. Dabei können die Schenkel im Axialschnitt konisch ausgebildet sein»According to another preferred embodiment, the PoI areas formed by the Jäing thighs in circular ring areas, which in axial section diagonally to the Erem drum surface and preferably also run obliquely to one another. The legs can be conical in axial section be"

Die beiliegende Zeichnung dient der weiteren Erläuterung des G-egenstandes der !Teuerung«The accompanying drawing is used for further explanation the subject of! inflation "

Ss zeigernShow Ss

Fig. 1 einen Schnitt eines mit einer Innenbackenbremse gemäß der Neuerung versehenen Bremsmotors.1 shows a section of one with an inner shoe brake according to the innovation provided brake motor.

Fig. 2 ein Diagramm_s Fig. 2 is a diagram _s

Fig. 5 bis 7 Querschnitte verschiedener Ausführungs-Fig. 5 to 7 cross sections of different embodiments

formen des Ringmagneten_? shape the ring magnet _?

Fig. 8 einen Radialschnitt der Innenbackenbremse.8 shows a radial section of the inner shoe brake.

Die Innenbackenbremse gemäß der feuerung kann unmittelbar an die Welle 1 eines Elektromotors 2 angebaut werden, dergestalt, daß die auf die ,/eile 1 aufgekeilte und Lüfterflügel 3 tragende Bremstrommel 4 umläuft_? y/ährend ein innerhalb der Bremstrommel angeordneter Eingmagnet 5 feststehend angeordnet ist.The inner shoe brake according to the firing can be attached directly to the shaft 1 of an electric motor 2, in such a way that the brake drum 4, which is wedged onto the / part 1 and carrying fan blades 3, rotates _? While an input magnet 5 arranged inside the brake drum is arranged in a stationary manner.

Der Ringmagnet 5 betätigt - wie dies insbesondere aus Fig. 8 ersichtlich ist - Bremselemente S, welche je aus einem Brems-The ring magnet 5 actuates - as can be seen in particular from Fig. 8 - brake elements S, which each consist of a brake

loelag 7 und einem Ankerblech 8 bestehen und die mittels Schrauben 9 an den Enden einer Blattfeder 10 befestigt sind. Die Blattfeder 10 ist wiederum mittels mehrerer Schrauben 11 an dem Ringmagneten 5 befestigt.loelag 7 and an anchor plate 8 exist and the means Screws 9 are attached to the ends of a leaf spring 10. The leaf spring 10 is in turn by means of several Screws 11 attached to the ring magnet 5.

Der Ringmagnet 5 besteht aus einem Sphärogußkörper, wodurch seine Herstellung und Bearbeitung wesentlich verbilligt wird. Darüber hinaus ergibt sich gemäß der Neuerung das in Fig. 2 dargestellte und für den vorliegenden Zweck besonders günstige magnetische 'Verhalten. Sin v/eicheisenkern würde ein magnetisches Verhalten entsprechend der in Pig, 2 gestrichelt dargestellten Linie haben, d.h. es würde relativ rasch die magnetische Sattigung erreicht» Ringmagnete aus Sphäroguß und mit einer der in den Pig« 3 bis 7 dargestellten Konfigurationen zeigen dagegen ein magnetisches Verhalten entsprechend der ausgezogenen Linie. Der Kern hat einen erheblich schlechteren magnetischen Leitwert als Weicheisen - die Kurve verläuft wesentlich flacher, wenn nun beim Abschalten des Stromes das Magnetfeld zusammenbricht, wird entsprechend der flacheren Kurve erheblich früher der Punkt erreicht, bei welchem die Kraft der Feder 10 überwunden wird und dementsprechend die Bremselemente 6 mit ihrer Bewegung in Richtung auf die innenfläche der .bremstrommel anfangen.The ring magnet 5 consists of a nodular cast iron body, whereby its production and processing is significantly cheaper. In addition, according to the innovation the magnetic behavior shown in FIG. 2 and particularly favorable for the present purpose. Sin v / oak iron core would have a magnetic behavior corresponding to the dashed line in Pig, 2, i.e. it would Magnetic saturation is achieved relatively quickly »ring magnets Made of nodular cast iron and with one of those shown in Pig «3 to 7 Configurations, on the other hand, show a magnetic behavior according to the solid line. The core has a considerably worse magnetic conductance than soft iron - the curve is much flatter if the magnetic field collapses when the current is switched off corresponding to the flatter curve, the point at which the force of the spring 10 is overcome considerably earlier is reached and accordingly the braking elements 6 begin their movement in the direction of the inner surface of the .bremstrommel.

Die Verbesserung erfolgt also nicht durch Steigerung der Verlustleistung, wodurch ?/iederum die Erwärmung sich vergrößern würde j sondern durch Abflachung der magnetischen Kennlinie ο Bei gleicher Verlustleistung und dementsprechend gleicher Schaltzahl im Vergleich zu normalen Eisenkernen ergibt sich eine Verkürzung der Tippzeit. Bei gleicher xippzeit kommt man mit einer geringeren Verlustleistung aus, so daß man dementsprechend höhere Schaltzahlen je Stunde erreicht. Es scheint so, daß dieses magnetische Verhalten darauf zurückzuführen ist, daß im Sphäroguß Strecken schlechten Leitwertes innerhalb eines Kreises gutleitenden Eisens angeordnet sind.So the improvement does not come from increasing the Power loss, which in turn increases the temperature rise would j but by flattening the magnetic characteristic curve ο with the same power loss and accordingly The same number of operations compared to normal iron cores results in a shortening of the typing time. With the same xippzeit one gets by with a lower power loss, so that a correspondingly higher number of operations per hour is achieved. It seems that this magnetic behavior can be traced back to the fact that in ductile cast iron stretches of poor conductivity are arranged within a circle of good conductive iron.

Die in den jtj'lg. 3 und 4 dargestellten ^uerschnittsformen des Hingmagneten werden gemäß der Neuerung am meisten bevorzugt. Die von den Stirnflächen der Schenkel des Kingmagneten gebildeten Polflächen 12 und 13, bzw. 14, 15 und 16 sind ixingflachen, welche konzentrisch und parallel zu der Innenfläche der Bremstrommel 4 verlaufen«. Die in !Fig» 3 dargestellte Ausführungsform besitzt eine einzige Magnetspule 17, während bei der in Fig« 4 dargestellten Ausführungsform zwei Magnetspulen 18 und 19 vorgesehen sind. Die Magnetspulen v/erden mit Gleichstrom betrieben und zwar bei der Ausführungsform gemäß Fig_e 4 im gegensinnigen Stromdurchfluß. Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 hat dementsprechend den Vorteil, daß die Aussen-The in the jtj'lg. 3 and 4 shown ^ uschnittsformen the Hingmagnet are most preferred according to the innovation. The pole faces 12 and 13, or 14, 15 and 16 formed by the end faces of the legs of the King magnet are axing faces which run concentrically and parallel to the inner face of the brake drum 4 «. The embodiment shown in FIG. 3 has a single magnetic coil 17, while in the embodiment shown in FIG. 4, two magnetic coils 18 and 19 are provided. The solenoids v / ground operated with direct current and that in the embodiment of Fig 4 _e in the current flow in opposite directions. The embodiment according to FIG. 4 accordingly has the advantage that the external

schenkel 14 und 16 beispielsweise den Südpol bilden, während der mittlere Schenkel 19 den iiordpol bildet (oder umgekehrt). Damit ergibt sich ein geschlossener Magnetfluß, es treten keine Streufelder aus _? die sich beispielsweise über die welle 1 des Elektromotors 2 schließen würden.legs 14 and 16 form the south pole, for example, while the middle leg 19 forms the north pole (or vice versa). This results in a closed magnetic flux, there are no stray fields _? which would close via the shaft 1 of the electric motor 2, for example.

Bei der in Pig. 5 dargestellten lusführungsform sind die ringförmigen Polflächen 20 und 21 dachförmig nach außen abgeschrägt. Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform sind die Polflächen 22 und. 23 dachförmig nach innen abgeschrägt, während bei der in Pig ο 7 dargestellten Ausführungsform die Polflächen 24 und 25 konisch sind.In Pig. 5 illustrated are the annular pole faces 20 and 21 beveled roof-shaped outwards. In the embodiment shown in Fig. 6, the pole faces 22 and. 23 roof-shaped inwards beveled, while in the embodiment shown in Pig o 7 the pole faces 24 and 25 are conical.

Die Querschnittsverhältnisse müssen entsprechend abgestimmt seins d.h. die Hotationsquerschnittsflache des Joches im Hadialschnitt muß der ^uerschnittsfläche des aus den Polen austretenden Magnetfeldes entsprechen.The cross-sectional ratios must be matched accordingly, i.e. the hotation cross-sectional area of the yoke in the Hadial section must be the cross section of the poles corresponding to the emerging magnetic field.

Die etwas aufwendigere, schräge Ausbildung der Polflä.chen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 kann bei entsprechender Ausbildung der Bremselemente 6 und der Halterung für dieselben Yorteile in der Richtung haben, daß eine größere Anzugskraft der Bremselemente bei der Einschaltung des Stromes erzielt wird. Bei der Ausführungsform gemäß Pig. 6 kann ein relativ günstiger Verlauf des Magnetfeldes mit geringer Streuung erreicht werden,The somewhat more complex, inclined design of the pole surfaces 20, 21, 22, 23, 24 and 25 can with the appropriate training the braking elements 6 and the bracket for the same Yorteile in the direction that a greater tightening force of the braking elements is achieved when the current is switched on. In the embodiment according to Pig. 6 can be a relatively inexpensive one The course of the magnetic field can be achieved with little scatter,

insbesondere wenn die Blattfeder 10 und gegebenenfalls auch- die Ankerfläciie 8 mit ihren Seitenrändern etwas hochgebogen werden«especially if the leaf spring 10 and possibly also- the anchor surface 8 with its side edges slightly bent up will"

Die Alisführungsform gemäß Figo 7 hat den Vorteil_s daß die Anlagefläche der Feder 10 auf den oberen Schmalflächen der konischen Pole 24 und 25 schmäler ist, so daß dementsprechend ein rascheres Lösen bei der Stromabschaltung erreicht wird.The Alisführungsform according to Figo 7 has the advantage that the contact surface _s of the spring 10 is narrower at the upper narrow faces of the conical poles 24 and 25, so that accordingly a more rapid dissolving is achieved in the current cut-off.

Die in Pig«. 8 dargestellte Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Blattfeder 10 drei verschiedene Punktionen erfüllt, nämlich sie liefert eine Führung der Bremselemente 6 bei deren Hub₅ die Andruckkraft für dieselben an die Innenfläche der Bremstrommel 4 und sie überträgt außerdem noch die bei der Bremsung auftretenden l'angentialkräfte unabhängig davon , ob die ",/eile 1 in dem einen Drehsinn oder in dem anderen Drehsinn rotiert, auf den Ringmagneten 5. Selbstverständlich können jeder dieser Punktionen getrennte Elemente zugeordnet werden»The one in Pig «. The embodiment shown in FIG. 8 has the advantage that the leaf spring 10 fulfills three different points, namely it provides a guide for the brake _{elements 6 during their stroke 5,} the pressure force for the same on the inner surface of the brake drum 4 and it also transmits the l 'occurring during braking. angential forces on the ring magnet 5 regardless of whether the ", / hurry 1 rotates in one direction of rotation or in the other direction of rotation. Of course, separate elements can be assigned to each of these punctures"

Besonders günstig ist es weiterhin, wenn durch entsprechende Ausbildung des oder der Federelemente oder durch Einschalten zusätzlicher Federelemente gegen linde des Lüftungshubes derIt is also particularly favorable if through appropriate Training of the spring element or elements or by switching on additional spring elements against the linde of the ventilation stroke

Bremseleniente 6 eine starke Zusatzfederkraft vorgesehen wird. Bei eier in jf'ig. 8 dargestellten Ausführungsform "vvird dies dadurch, gewährleistet, daß die unterhalb der Bremselemente 7 befindlichen Bezirke der Blattfeder 10 beim Anzug auf die PoIflachen aufschlagen, da die Schraube 9 in die Höhlung des ü-Profiles eintritt» is wird dementsprechend die Blattfeder 10 beispielsweise bei den letzten 2/10 mn des Hubes etwas gestreckt, was die entsprechende Zusatzkraft liefert. 7,'elehe der in Pig* 3 bis 7 dargestellten Ausführungsformen gewählt wird, hängt unter anderem auch yon der Vahl der Fedeniittel ab. Die Zusatzfederkraft kann auch dadurch entstehen, daß die Peeler unter den Llagnet kraft en im Bestreben einer satten Anlage an den Polflächen ety/as verwunden wird,Bremseleniente 6 a strong additional spring force is provided. With eggs in jf'ig. 8, this is ensured by the fact that the areas of the leaf spring 10 located below the braking elements 7 hit the pole surfaces when tightened, since the screw 9 enters the cavity of the U-profile The last 2/10 mn of the stroke is somewhat stretched, which provides the corresponding additional force. 7 Whether the embodiments shown in Pig * 3 to 7 are selected depends, among other things, on the number of springs. that the peeler is twisted under the Llagnet forces in an effort to fit snugly against the pole faces ety / as,

Zur Yeranschaulichung der praktisch erreichbaren Ergebnisse bei einer Ausführungäbrm gemäß Fig. 8 unter Verwendung des in Fig. 5 dargestellten Ringmagnetquerschnittes seien folgende speziellen Angaben angegebensTo illustrate the practically achievable results in an embodiment according to FIG. 8 using the The ring magnet cross-section shown in FIG. 5 is given the following specific information

iippzeits 0,01 bis 0,05 bek.iippzeits 0.01 to 0.05 known.

Schaltungen bis zur Auswechslung der Bremselemente?Switching to the replacement of the braking elements?

20 - 50 000 000 Hub der Bremselemente: 2 mm20 - 50,000,000 stroke of the braking elements: 2 mm

±5remsmoment bei Le erlauf drehzahl? 5 000 ü/min 1 - 1,6 PSs 1,0 mkg± 5 braking torque at idle speed? 5,000 rpm 1 - 1.6 hp 1.0 mkg

J5remsmoment "bei lie erlauf drehzahl- 3 000 U/minJ5braking torque "at idle speed - 3,000 rpm

10 - 15,7 PSs 8,5 mkg10 - 15.7 hp 8.5 mkg

Anzahl der zulässigen Schaltungen je Std.s 2 000 Number of permissible switchings per hour 2,000

Claims

RA.004 234*-5.1.65RA.004 234 * -5.1.65

S chut ζ demanding

1. Inner shoe brake, especially for brake electric motors, in which the arranged within a brake drum Brake elements for brake release electromagnetic are lifted radially inward from the inner surface of the brake drum, characterized in that a single or multi-coil ring magnet (5) is provided for the electromagnetic actuation of the brake elements, the Core has a significantly worse magnetic conductance than soft iron, but only at about the same field strengths like a dike iron core of the same configuration for saturation got.

2. Inner shoe brake according to claim 1, characterized in that the core of the ring magnet (5) is a G-ußkörper.

5. inner shoe brake according to claim 2, characterized in that that the core consists of nodular cast iron.

4 »inner shoe brake according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the formed by the leg legs Pole faces lie in circular ring faces that run concentrically and parallel to the brake drum.

5. Inner shoe brake according to one of claims 1 to 3 _? characterized in that the pole faces formed by the limbs lie in lire isringf lache η which, in axial section, run obliquely to the brake drum surface and preferably also obliquely to one another «

6. inner shoe brake according to claim 5? characterized, that the legs are conical in axial section.