DE2230999B2 - Wirbelstrombremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine in einen zur Übertragung eines Motordrehmoments dienenden Wellenbezug bzw. ein Wellengetriebe einschaltbare Wirbelstrombremse mit ringförmigem Magnetfeldständer, in dessen Mittelteil unter Zwischenschaltung von Wälzlagern ein mittig angeordneter Teil des Läufers gelagert ist, der an seinen beiden drehfest miteinander verbundenen Enden an die sich zu seinen beiden Seiten erstreckenden Teile des Wellenzuges oder Wellengetriebes ankuppeibar und mit zwei den Ständer einfassenden Drehankern verbunden ist

Eine solche Wirbelstrombremse ist bereits bekannt (FR-PS 1355 773 bzw. 1499 231). Dabei dienen die Flansche als Halter für den jeweils auf der zugeordneten Seite liegenden Drehanker, wobei mehr oder weniger abgewinkelte Träger zwischengeschaltet sind.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, derartige Wirbelstrombremsen so auszubilden, daß sie sich durch einen einfachen und gedrängten Zusammenbau mit geringen Abmessungen sowohl in axialer Richtung als auch quer dazu mit einer verbesserten Zentrierung der verschiedenen zusammengebauten Teile derart auszeichnet daß sie auf die Dauer auch bei rauhen Arbeitsbedingungen betriebssicher und damit besonders wirtschaftlich arbeitet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Wirbelstrombremse der eingangs erläuterten Art dadurch gelöst, daß der mittig angeordnete Teil des Läufers du-ch eine in den Wälzlagern gelagerte, mit axialen Innenrippen versehene Muffe und durch einen mit komplementären, zwischen die Innenrippen greifenden Außenrippen versehenen Einsteckzapfen gebildet ist, wobei die Muffe an ihrem einen Ende und der Einsteckzapfen an seinem entgegengesetzten Ende je mit einem Flansch versehen ist

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ergibt sich auch bei geringen axialen Abmessungen eine sichere Übertragung der Antriebsdrehmomente und eine sichere Einleitung der Bremsdrehmomente in den Wellenzug.

Außer den vorstehend beschriebenen Merkmalen weist die Erfindung noch weitere vorteilhafte Weiterbildungen auf, welche in den Unteransprüchen angegeben sind und auf welche nachfolgend im Zusammenhang mit besonders vorteilhaften, an Hand der Zeichnung beispielsweise beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung noch Bezug genommen wird. Hierbei zeigt die

F i g. 1 einen Schnitt in axialer Richtung durch den unteren Teil eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wirbelstrombremse und

F i g. 2 ähnlich wie in F i g. 1 eine vorteilhafte Weiterbildung einer Wirbelstrombremse gemäß Fig. 1, wobei die Feld- oder Statorwicklungen nicht dargestellt sind.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, besteht die erfindungsgemäße Wirbelstrombremse 1 aus einem die Feldwicklungen tragenden Ständer 2 und einem Drehanker 3.

Der Ständer 2 weist in an sich bekannter Weise ein

Auflager 4 auf, welches zur Befestigung beispielsweise am Chassis desjenigen Fahrzeuges dient, für welches die Wirbelstrombremse 1 vorgesehen ist Dieses Auflager 4 bildet einen Statorkranz 5, auf dem Elektromagnet-Kerne 6 befestigt sind Auf jeder Seite des Statorkranzes 5 tragen die Magnetkerne 6 zwei Gruppen von Feldwicklungen 7 und 8, deren Achsen gleichmäßig über den Umfang verteik sind, dessen Ebene senkrecht auf der Achse der Wirbelstrombremse steht. Die Magnetkerne 6 sind an ihren Enden derart mit Polschuhen 9 und 10 versehen, daß sich beiderseits des Auflagers 4 zwei Elektromagnetkränze bilden, wobei innerhalb jedes dieser Kränze einander benachbarte Elektromagneten entgegengesetzte Pollaritäten aufweisen.

Das Auflager 4 trägt in seinem Mittelteil eine Statormuffe 11, welche in einer Innenbohrung zwei gleichachsige WäUager 13 und 12 aufweist, von denen wenigstens eines derart angeordnet ist, daß es Axialdrücke aufnimmt Diese beiden Wälzlager 12 und 13 »ind vorteilhafterweise als Kegelrollenlager ausgebildet

Zur Sicherstellung einer guten Zentrierung und einer einwandfreien Lagerung des Drehankers 3 sind die beiden Wälzlager 12 und 13 in ausreichendem axialen Abstand voneinander angeordnet. Die Achsen der zugeordneten Walzen sind entgegengesetzt zueinander derart geneigt, daß sie sich vom Äußeren der Statormuffe 11 zu derem Inneren der Drehachse des Läufers bzw. Drehankers 3 nähern.

Die Außenringe 12a und 13a der Wälzlager 12 bzw. 13 stützen sich im Inneren der Statormuffe 11 gegen offene elastische Ringe 14, 15 (Segerringe) ab, die in Nuten in der Innenseite der Statormuffe 11 angesetzt sind.

Die Innenringe 126 und 136 der Wälzlager 12 bzw. 13 werden im Abstand voneinander gehalten durch eine zylindrische Distanzhülse 16 sowie durch eine Beilagscheibe 17, die eine Einstellung des axialen Abstandes zwischen den beiden Innenringen 126 bzw. 136 ermöglicht

An den beiden Stirnseiten der Statormuffe U sind mit Dichtungen 19 versehene Ringe 18 befestigt, wobei die Dichtungen 19 Lippen 20 aufweisen — in F i g. 1 schematisch durch Pfeile angedeutet —, die auf der Außenseite eines Ringes 21, der vom Drehanker 3 angetrieben wird, reibend gleiten. Dabei ist die Anordnung derart getroffen, daß der Durchmesser der Außenseite des Ringes 21 und der Innenrand der Dichtungslippen 19 kleiner ist als der Außendurchmesser der Außenringe 12a und 23a der Wälzlager 12 und 13.

Um zur Schmierung der Wälzlager 12 und 13 in das Innere der Statormufie U Schmiermittel einführen zu können, ist im Sockel der Muffe 11 ein senkrechter Kanal 22 vorgesehen, dessen nach außen mündendes Ende mit Gewinde versehen und mit einem senkrechten Rohr 23 zur Schmiermittelzufuhr verbunden ist.

Im Oberteil der Statormuffe U ist diametral gegenüber dem Kanal 22 ein — nicht dargestellter — senkrechter Kanal vorgesehen, der eine Abführung von überschüssigem Schmiermittel nach außen ermöglicht.

In der inneren Oberseite der Statormuffe 11 sind — in der Zeichnung durch strichpunktierte Linien angedeutet — Längsnuten 24 vorgesehen, die in die Innenbohrung der Statormuffe 11 münden und sich über die Außenringe 12a, 13a der Wälzlager 12 bzw. 13 erstrekken. Während des Betriebes der Wirbelstrombremse 1 ermöglichen diese Längsnuten 24 einen Schmiennittelumlauf bei den Wälzlagern 12, 13 entsprechend den durch Pfeilen /in F i g. 1 von innen nach außen, der sich auf Grund der in den Wälzlagern auftretenden Zentrifugalkräfte aufbaut

Der Drehanker 3 weist einen Nabenteil 25 auf der mit den Innenringen 126 und 136 der Wälzlager 12 bzw. 13 fest verbunden ist und von diesen Lagerringen getragen wird.

Dieser Nabenteil 25 selbst setzt sich aus einer gerippten (geriffelten) Muffe 26 und einem gerippten (geriffelten) Einsteckzapfen 27 zusammen, wobei die zugeordneten Rippen (Riffeln) 26a bzw. 27a sich einander ergänzen bzw. komplementär zueinander ausgebildet und angeordnet sind Diese Rippen (Riffeln) 26a und 27a können sich über eine ausreichend große Länge erstrecken, denn für deren Unterbringung steht der gesamte Längsabstand in Achsrichtung zwischen den äußeren Stirnflächen der Wälzlager 12 und 13 zur Verfugung. Bei der in F i g. 1 beispielsweise dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wirbelstrombremse 1 erstrecken sich diese Rippen (Riffeln) 26a, 27a über eine Länge, die größer ist als der halbe Abstand zwischen den äußeren Stirnflächen der Wälzlager 12 und 13.

In axialer Richtung werden die Muffe 26 und der Einsteckzapfen 27 miteinander mittels einer Deckplatte 28 zusammengehalten, welche sich einseitig auf die Muffe 26 abstützt und mit dem Einsteckzapfen 27 verschraubt ist so daß diese Deckplatte oder Krone 28 die Muffe 26 gegen den Einsteckzapfen 27 preßt

Die Muffe 26 und der Einsteckzapfen 27 sind wiederum mit den zugeordneten Wirbelstromringen 32 bzw. 33 des Drehankers 3 über querliegende Flansche 29 bzw. 30 gekoppelt, deren Mittelebenen senkrecht auf der Drehankerachse stehen. Diese querliegenden Flansche 29,30 sind in geeigneter Weise so ausgebildet daß sie unmittelbar mit den neben ihnen liegenden Antriebselementen der abzubremsenden Welle verbunden werden können.

Die beiden querliegenden Flansche 29 und 30 umfassen in Achsrichtung in geringem Abstand die Wälzlager 12 und 13 mit ihren zugeordneten Dichtungen 19, 20.

In Höhe der Anschlußstellen der Flansche 29 und 30 an der Muffe 26 bzw. dem Einsteckzapfen 27 stützen sich die Ringe 21 gegen die Flansche 29, 30 ab. Beim Verschrauben der Deckplatte 28 mit dem einen We'.ienstumpf bildenden Einsteckzapfen 27 werden diese Ringe 21 zusammen mit den Innenringen 126 und 136 der Wälzlager 12 bzw. 13, der Beilagscheibe 17 und der Distanzhülse 16 gegen die Innenfläche der querliegenden Flansche 29 und 30 angepreßt

Die Wirbelstromringe 32 und 33 bilden Luftspalte mit den Polschuhen 9 bzw. 10 der Magnetkerne. Diese Wirbelstromringe 32 und 33 werden von zwei abgebogene Klauen aufweisenden Trägern 34 getragen, welche wiederum in Achsrichtung abnehmbar mit dem Umfang der querüegenden Flansche 29 und 30 mittels Schraubbolzen 35 und Verwendung von Beilagscheiben 36 zur Einstellung des Luftspaltes gekuppelt sind.

Wird angenommen, daß die Übertragung des vom Motor auf die Fahrzeugräder zu übertragenden Drehmoments in F i g. 1 von links nach rechts erfolgt, so ist zu erkennen, daß diese Übertragung über den Flansch 30, den Einsteckzapfen 27, die Rippen (Riffeln) 27a und 2Ss, die Muffe 26, den Flansch 29 und schließlich über das mit dem Flansch 29 gekuppelte Teil der Antriebswelle erfolgt. Befindet sich das Fahrzeug im ersten

Gang, so kann dieses zu übertragende Motordrehmoment einen hohen Wert in der Größenordnung von 1500 Meter · peka-Newtons erreichen. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Wirbelstrombremse ermöglicht es, zur übertragung eines derartigen Drehmoments mit einem einzigen Satz zueinander komplementären Rippen (Riffeln) 26a 27a ausreichender Länge auszukommen bei einem Minimalabstand in Achsrichtung zwischen den beiden Flanschen 29 und 30.

Da der Durchmesser des Rings 21, auf welchem die Dichtungslippen 20 reibend gleiten, kleiner ist als der Außendurchmesser der Außenringe 12a und 13a der Wälzlager 12 bzw. 13, bleibt bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 im Falle des Auftretens von Undichtigkeiten bzw. Verlusten von Schmiermitteln zwischen den Dichtungslippen 20 und dem Ring 21 eine ausreichende Menge Schmiermittel im Raum zwischen der Innenbohrung der Statormuffe 11 und der Muffe 26 zurück, wobei der maximale Schmiermittelspiegel bestimmt wird durch die Höhe, in welcher die Berührung zwischen den Dichtungslippen 20 und dem Ring 21 stattfindet.

In F i g. 2 ist eine vorteilhafte Weiterbildung der crfindungsp,emäßen Wirbelstrombremse, teilweise im Achssch'.iitt, dargestellt Dabei sind gleiche bzw. gleichartige Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 bezeichnet

Dabei werden die Außenringe 12a und 13a der Wälzlager 12 bzw. 13 in Achsrichtung voneinander im Abstand gehalten durch eine Hülse 37, deren Wandstärke kleiner ist als die radialen Abmessungen der innerhalb der Statormuffe 11 befindlichen Stirnflächen der Ringe l'ia. 13a der Wälzlager 12 bzw. 13 und dessen Außen-(iurchmesser gleich ist dem Innendurchmesser der Statormuffe 11. Diese Hülse 37 ist insofern in sich geschlossen ausgebildet, als ihre Außenfläche ohne Unterbrechung durchläuft Im höhet 'fegenden Teil dieser Hülse 37 ist jedoch eine die W ind desselben durchbrechende öffnung 38 angeordnet, deren Achse senkrecht auf dieser Wand steht Diese öffnung 38 ist zum besseren Verständnis durch strichpunktierte Linien angedeutet da in F i g. 2 nur der untere Teil der Hülse 37 dargestellt ist. Sie soll rechtwinklig zu dem Schmiermittelabführkanal liegen, welcher diametral gegenüber dem vertikalen Schrniermittelzuführkanal 22 vorgesehen ist Im Oberteil der Statormuffe 11 sind wie bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel Längsnuten 24 angeordnet, welche auch hier zum Aufbau eines durch die Pfeile f angedeuteten Schmiermittelkreislaufes dienen. Diese Nuten 24 sind genau wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 im wesentlichen im Oberteil der Statormuffe 11 vorgesehen, denn die Wälzlager 12 and 13 sind derart senkrecht wirkenden Kräften ausgesetzt, daß die unteren Teile der Wälzlagerringe 12a und 13a kräftiger gegen die Innenfläche der Statormaffe 11 angedrückt werden als die oberen Teile dieser Wälzlagerringe 12a und 13a. Die Anwesenheit mehrerer derartiger Noten 24 unterhalb der Unterseiten der Wälzlagerringe 12a und 13a könnte sich daher nachteilig auf deren Lebensdauer sowie die Lebensdauer der Statormuffe 11 auswirken, insbesondere durch das Auftreten von Schwingungen und Stoßen und deren Einwirkung auf diese während der Fahrt des Fahrzeuges, an welchem die Wirbelstrombremse angeordnet ist

Des weiteren wird hier gleichfalls eine senkrecht

zum Schmiermittelzuführkanal 22 verlaufende und diesen schneidende Längsnut vorgesehen, die es dem

Schmiermittel ermöglicht, in Richtung auf die Enden der Statormuffe 11 hin zu fließen.

Der mit einer Dichtung versehene Ring 18 zwischen dem Wälzlager 12 und dem querliegenden Flansch 29 weist eine Krone oder Deckplatte 18c auf, welche außen mit der Statormuffe 11 verschraubt ist. In dieser Deckplatte 18c sind beispeilsweise vier Durchlaßkanäle 40 vorgesehen, die gleichmäßig auf ihrem Umfang verteilt sind und die dazu dienen, für das Schmiermittel eine Verbindung einerseits zwischen dem Raum zwischen den Außenflächen der Wälzlagerringe 12a und 13a bzw. der Hülse und der Innenseite der Statormuffe 11, und andererseits den Räumen, welche in Achsrichtung zwischen den Wälzlagern 12 und 13 und ihren Dichtungen 19 auftreten, herzustellen.

Der axiale Zusammenbau der Muffe 26 mit dem Einsteckzapfen 27 wird bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel in einer gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 etwas abgewandelten Form durchgeführt und zwar durch Aufschrauben einer Mutter 41 auf einen Gewindezapfen 42 in dem als Wellenstumpf wirkenden Einsteckzapfen 27, wobei dieser Zapfen 42 die Deckplatte bzw. Krone 28 durchsetzt. Der erfindungsgemäße Nabenteil des Läufers 3. bestehend aus einer gerippten bzw. geriffelten Muffe 26 und einem geriffelten bzw. gerippten Einsteckzapfen 27, wirkt sich besonders dort vorteilhaft aus, wo der in Achsrichtung zur Verfügung stehende Raum gering ist; insbesondere ist er dort vorteilhaft wo es sich um eine Wirbelstrombremse handelt welche einen Ständer mit flachen Feldwicklungen aufweist In diesem Fall können dann die Träger 34 und die Muffen 26. 27 nicht in Achsrichtung abgebogen ausgeführt sein, sondern — auf eine Achsebene projiziert — eine im wesentlichen rechtwinklige Form aufweisen.

Welche spezielle Ausführungsform auch immer gewählt wird, so wird offensichtlich eine crtindungsgemäße Wirbelstrombremse immer in Höhe der abzubremfenden Welle d.h. in der Umgebung der Achse der so Wirbelstrombremse gegenüber bekannten Ausführungen wesentlich kleinere Abmessungen aufweisen, und sie ist gleichzeitig geeignet, erschwerten Betriebsbedingungen in jeder Weise gerecht zu werden; denn das kennzeichnende mechanische Verhalten einer derartiss gen Baueinheit bleibt unberührt durch die Herabsetzung der Abmessungen in Achsrichtung durch die erfindungsgemäße schuppenartige Verschachtelung vor Rippen (Riffeln) einer Muffe mit den Rippen oder Rif fein eines Einsteckzapfens.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. In einen zur Übertragung eines Motordrehmoments dienenden Wellenzug bzw. ein Wellengetriebe einschaltbare Wirbelstrombremse mit ringförmigem Magnetfeldständer, in dessen Mittelteil unter Zwischenschaltung von Wälzlagern ein mittig angeordneter Teil des Läufers gelagert ist, der an seinen beiden drehfest miteinander verbundenen Enden an die sich zu seinen beiden Seiten erstrekkenden Teile des Wellenzuges oder Wellengetriebes ankuppelbar und mit zwei den Ständer einfassenden Drehankern verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mittig angeordnete Teil (25) des Läufers (3) durch eine in den Wälzlagern (12,13) gelagerte, mit axialen Ii.nenrippen (26a) versehene Muffe (26) und durch einen mit komplementären, zwischen die Innenrippen (26a) greifenden Außenrippen (27a) versehenen Einsteckzapfen (27) gebildet ist, wobei die Muffe (26) an ihrem einen Ende und der Einsteckzapfen (27) an seinem entgegengesetzten Ende je mit einem Flansch (29 bzw. 30) versehen ist

2. Wirbelstrombremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Einsteckzapfen (27) im Inneren der Muffe (26) über fast die ganze Länge derselben erstreckt.

3. Wirbelstrombremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (29 bzw. 30) mit der Muffe (26) bzw. dem Einsteckzapfen (27) einstückig ausgebildet sind.

4. Wirbelstrombremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (29 bzw. 30) als Halter für die auf der gleichen Seite liegenden Drehanker (32, 33) dienen, die an dem jeweiligen Flansch unter Zwischenschaltung abgewinkelter Träger (34) außen befestigt sind. *

5. Wirbelstrombremse nach einem dv?r Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Flansehe (29 bzw. 30) in unmittelbarer Nachbarschaft der Enden des Mittelteils (11) des Magnetfeldständers (5) bzw. der an den Enden dieses Mittelteils angeordneten Dichtungen (19) erstrecken, wobei der Innendurchmesser der jedem Wälzlager (12,13) zugeordneten Dichtung (19) kleiner ist als der Außendurchmesser der Außenringe (12a, 13a) der Wälzlager.

6. Wirbelstrombremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß *ich die die Drehverbindung zwischen der Muffe (2b) und dem Einsteckzapfen (27) bildenden Innenrippe. (26a) und Außenrippen (27a) von dem einen End·· der Muffe bzw. des Eintteckzapfens aus über mehr als die Hälfte der Länge, längs der die Muffe und der Zapfen ineinandergreifen, erstrecken.

7. Wirbelstrombremse nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Längsverbindung der Muffe (26) und des Einsteckzapfens (27) eine Deckplatte (28) dient, die sich mit ihrem Rand auf der Muffe (26) abstützt und mit dem Einsteckzapfen (27) verschraubt ist.

8. Wirbelstrombremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (34) der Drehanker (32,33) am Umfang der zugeordneten Flansche (29, 30) abnehmbar befestigt sind.

9. Wirbelstrombremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Befestigungsstelle der Träger (34) an den zugeordneten Flanschen (29,30) Abstandsstücke (36) zur Einstellung des Luftspalts zwischen den Polschuhen (9, 10) des Magnetfeldständers (2) und den Drehankern (32. 33) angeordnet sind.