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Steuerbarer Permanentmagnetischer KrafterzeuRer Die Erfindung betrifft
einen steuerbaren permanentmagnetischen Kraft erzeuger mit einem Grundkörper, einem
relativ dazu in einer Kraftausübungsrichtung begrenzt beweglichen Kraft aus gangsglied,
einer Anordnung von Magnetkörpern, die dem Grundkörper und dem Kraftausgangsglied
zugeordnet und zwecks Steuerung der Kraftwirkung relativ zueinander in einer Stellrichtung
zwischen einer Einschaltstellung mit großer Kraftwirkung und einer Ausschaltstellung
mit verringerter oder aufgehobener Kraftwirkung geführt bewegbar sind.
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Die von Dauermagneten ausgehenden Kraftwirkungen lassen sich naturgemäß
durch Lageänderungen der Dauermagnete steuern.
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Dies gilt besonders auch für die Kraftwirkungen zwischen Magnetpolen
zweier oder mehrerer gegeneinander bewegbarer dauermagnetischer Magnetkörper. So
ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Steuerung von Bewegungsvorgängen bekanntgeworden,
bei der zwei dauermagnetische Magnetkörper, die verschiedene Polabstände haben,
in einem Grundkörper symmetrisch zueinander mit parallelen Polabstandslinien gehalten
und in einer senkrecht zu den Polabstandslinien verlaufenden Stellrichtung relativ
beweglich sind. Dabei kann beispielsweise der erste Magnetkörper als kraftabgebender
Teil dienen, also das Kraftausgangsglied darstellen oder auf ein begrenzt bewegliches
gesondertes Xraftausgangsglied einwirken, und der zweite Magnetkörper kann als ein
dem Grundkörper zugeordnetes Stell- oder Steuerglied angesehen werden oder mit einem
solchen gekoppelt sein. Durch Verstellen des zweiten Magnetkörpers in der Stellrichtung
laesen sich mehr oder weniger große Kraftwirkungen mit dem ersten Magnetkörper ausüben,
wobei der Vorteil der beschriebenen bekannten Anordnung darin besteht, daß bei einer
bestimmten Einstellung die Kraftwirkung ihr Vorzeichen wechselt, so daß sich eine
Art Umschnappwirkung ergibt.
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Es sind auch zahlreiche andere Einrichtungen bekanntgeworden, bei
denen durch Relativbewegungen zweier oder mehrerer Magnetkörper Bewegungen ausgelöst
oder Kräfte ausgeübt werden; Insbesondere werden derartige Einrichtungen dans verwendet,
wenn
eine berjihrungslose Kopplung gewünscht wird.
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Es versteht sich, daß mit einer entsprechend großen Anzahl von Magnetkörpern
auch sehr große Kräfte ausgeübt und gesteuert werden können.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einen steuerbaren noemanentmagnetischen
Krafterzeuger zu schaffen, bei dem die zur Veränderung der erzeugten Kraft erforderlichen
Steuerkräfte und Steuerarbeiten besonders gering sind, und zwar auch bei hohen abgegebenen
Kräften.
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Nact der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit einem 3teuerbaren
permanentmagnetischen Krafterzeuger der eingangs angegebenen Art, der dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Stellrichtung im wesentlichen normal zu der Kraftausübungsrichtung
liegt, und daß zur Verringerung der in der Stellrichtung wirksamen magnetischen
Wechselwirkungskräfte eine der ersten Anordnung von Magnetkörpern hinsichtlich der
erzielten Xraftwirkung und des Betrages der magnetischen Wechselwirkung entsprechende,
Jedoch im Vorzeichen der magnetischen Wechselwirkung entgegengesetzte zweite Anordnung
von Magnetkörpern an dem Kraftausgangsglied bzw. am Grundkörper in gegenüber der
ersten Anordnung vertauscbter Zuordnung vorgesehen ist, so daß sich die in der Kraftausübungsrichtung
ausgeübten Kraftwirkungen der beiden Anordnungen addieren und die in der Stellrichtung
vorliegenden magnetischnn Wechselwirkungskräfte toneinander subtrahieren.
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Bei dem erfindungsgemäßen Krafterzeuger ist durch die Subtraktion
der Wechselwirkungskräfte, die von den beiden Magnetkörperanordnungen in der Stellrichtung
ausgeübt werden, die zum Verstellen oder Steuern der Einrichtung erforderliche Stellkraft
oder Stellarbeit sehr stark herabgesetzt. In dem Idealfall, daß die abgegebene Kraft
rein statisch genutzt wird, also ohne Bewegung in der Kraftausübungsrichtung, ist
sogar eine völlige Kompensation der in der Stellrichtung wirksamen magnetischen
Wechselwirkungs kräfte erzielbar. Bei der praktischen Anwendung werden normalerweise
irgendwelche geringfügigen Bewegungen durch die ausgeübte Kraft ausgelöst, beispielsweise
infolge geringfügiger elastischer Nachgiebigkeit der mit dem Kraftausgangsglied
beaufschiagten Strukturen. In vielen praktischen Anvendungsfällen ist es möglich,
die dabei vorkommenden Wege sehr klein zu halten; dies gilt insbesondere für Bremseinrichtungen
mit ständig anliegenden Bremsbacken. Bei derartigen Anwendungen müssen neturgemäß
die Arbeitsbeträge, die bei Einschalten des Krafterzeugers infolge einer Bewegung
des Kraft aus ganps gliedes abgegeben werden, durch entsprechende Arbeitsleistungen
beim Einstellen oder Steuern des Kraft erzeugers in den Kraft erzeuger e.ngefUhrt
werden. Da die Stellwege in der Stellrichtung Jedoch leicht sehr viel größer gehalten
werden können als die von dem Kraft aus gangsglied ggf. zurückgelegten Arbeitswege,
bleiben die erforderlochen Stellkräft e verhältnismäßig gering.
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Die vorstehenden Darlegungen zeigern, daß der rfndungsgenäße
Kraft
erz euger vornehmlich bei solchen Anwendungen vorteilhaft sein wird, bei denen zwar
hohe Kräfte benötigt werden, jedoch von diesen Kräften nur sehr geringe oder praktisch
gar keine Arbeiten zu leisten sind. Dies ist insbesondere der Fall bei Bremseinrichtungen
und speziell bei Scheibenbremsen und ähnlichen Geräten, bei denen verhältnismäßig
steife Aufbauten mit ständig anliegenden Bremsbacken vorliegen. Der erfindungsgemäße
Erafterzeuger kann dann für sehen kleine Bewegungswege des Kraft aus gangs gliedes
um eine Mittelstellung ausgelegt werden, bei der die magnetischen Wechselwirkungskräfte
in der Stellrichtung praktisch gleich Null sind.
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Aus den vorstehenden Darlegungen geht aber auch hervor, daß der erfindungsgemäße
Erafterzeuger auch bei Anwandungen, bei denen merkliche Bewegungswege des Eraftausgangsgliedes
erforderlich sind, wegen der ohne weiteres möglichen hohen Übersetzungsverhältnisse
zwischen Stellkraft und Ausgangskraft als hochwirksamer Kraftverstärker mit Verteil
einsetzbar ist. Es können somit auch Bremssysteme, dic merkliche Betätigungswege
aufweisen, sovie steuerbare Kupplungen mit dem erfindungsgemäßen Kraft erzeuger
mit Vorteil ausgerüstet werden. Das gleiche gilt auch für Anwendungen, bei denen
von dem Eraftausgangsglied merkliche Arbeiten geleistet werden müssen, insbesondere
bei manchen Präge- und Preßwerkzeugen,wie schon gesagt, wird aber der größte Vorteil
mit dem erfindungsgemäßen Krafterzeuger bei Anwendungwezielt bei denen das Kraftausgangsglied
nur wenig oder praktisch gar keine Arbeit zu besten hat, also
insbesondere
bei den schon angegebenen Bremseinrichtungen, aber auch bei Klerm- und Spanneinrichtungen
anderer Art wenn insbesondere nach dem ersten Anziehen noch eine zusätzliche Festhaltekraft
gewünscht wird.
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Der erfindungsgemäße Krafterzeuger ist zweckmäßig so aufgebaut, daß
sich Magnetpole der dem Grundkörper bzw. dem Kraftausgangsglied zugeordneten Magnetkörper
in der Einschaltstellung zwecks maximaler Kraftwirkung einander mit geringem Abstand
gegenüberliegen und in der Ausschaltstellung weiter voneinander entfernt sind. Der
geringstmögliche Abstand zwischen den in der Einschaltstellung zusammenwirkenden
Magnetpolen wird auch hier insbesonde e davon abhängen, wie groß der von dem Kraft
aus gangsglied zuräckzulegende Weg in der Kraftausübungsrichtung ist. Es leuchtet
ein, daß auch hier Anwendungen vorteilhaft sind, bei denen dieser Weg sehr klein
oder praktisch gleich Null ist, weil man dann die Abstände zwischen den in der Einschaltstellung
zusammenwirkenden Magnetpolen besonders gering halten kann.
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Eine besonders kompakte Ausführung ergibt sich dann, wenn ein und
derselbe Magnetkörper mit einem Pol der ersten Magnetkörperanordnung und mit einem
Gegenpol der zweiten Magnetkörperanordnung zugehört. Diese Kompaktheit ist besonders
dann zweckmäßig, wenr, wie es zur Erzielung hoher Kraftwirkungen vorteilhaft ist,
mehrere Paare von ersten lrad zweiten Nagetkörperanordnungen m t paralleler Wirkung
vorgesehen sind. Im gleichen Sinne vorteilhaft für raumsparende Bauweise ist es,
wenn mehrere miteinander verbundene Magnetkörper durch einen entsprechend magnetisierten
einheitlichen Magnetkörper dargestellt sted.
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In vielen Fällen ist es erwünscht, eine Rücksteliwirkung zu
haben.
Diese kann naturgemäß in der üblichen Weise mit Rückstellfedern erzielt werden;
besonders-vorteilhaft und bei dem erfindungsgemäßen Krafterzeuger leicht herstellbar
ist Jedoch eine Ausführungsform, bei der die relativ zueinander bewegbaren Magnetkörper
zwischen zwei Einschaltstellungen mit entgegengesetzten Kraftwirkungen bewegbar
sind. Die Verwendung von Rückstellfedern ist dann entbehrlich, und es e-ntfällt
naturgemäß dann auch die Notwendigkeit, in der einen Stellrichtung die Gegenkraft
der Rückstellfedern zu überwinden.
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Um das Einstellen zu erleichtern, Ist es zweckmäßig, daß gewünschte
relative Positionen der relativ bewegbaren Magentkörper durch Feststelleinrichtungen,
insbesondere Rasteinrichtungen, definiert sind. So kann man beispielsweise eine
Ausschaltstellung, eine Einschaltstellung in der einen Kraftrichtung und eine Einschaltstellung
in der anderen Kraftrichtung besonders leicht einstellbar machen.
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Die Stellbewegung in der Stellrichtung kann linear erfolgen, wobei
entsprechende Führungseinrichtungen, beispielsweise Schienen und dergl., in der
Stellrichtung vorzusehen sind.
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Besonders einfach und raumsparend wird der Aufbau, wenn die gefihrte
Bewegung in der Stellrichtung eine Ereisbahnbewegung ist.
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Eine weitere Vereinfachung ergibt sich dann, wenn man die geforderten
Bewegbarkeiten in der Kraftausübungsrichtung
und in der Stellrichtung
Jeweils bei denselben Dlagnetkörpern verwirklicht, also die Magnetkörperanordnungen
von'*einem ersten Satz von am Grundkörper festgelegten und einem relativ dazu bewegbaren
zweiten Satz von Magnetkörpern gebildet sind.
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Die Möglichkeit, die Hälfte der Magnetkörper ortsfest vorzusehen,
führt zu baulicilen Vereinfachungen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die
Stellbewegung wie schon beschrieben eine Kreisbannbewegung ist. Man kann dann zu
einer besonders kompakten und leistungsfähigen Ausführung kommen, wenn man die bewegbaren
Magnetkörper auf mehreren um eine gemeinsame Achse drehbaren Scheiben vorsieht.
Diese Scheiben können alle gemeinsam bewegt werden; dies wird in der einfachsten
Weise dadurch erreicht, daß die Scheiben an einer die gemeinsame Drehachse verkörpernden
zelle vorgesehen sind, die in dem Grundkörper drehbar und geringfügig axial beweglich
ist und zumindest einen Teil des Kraftausgangsgliedes bildet. Bei Wellen bereitet
es normalerweise keine Schwierigkeiten, sowohl eine Axialbeweglichkeit (in der Kraftausübungsrichtung)
als auch eine Drehbeweglichkeit (in der Stellrichtung) vorzusehen.
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Der schon angedeutete Vorteil des erfindungsgemäßen Kraft er zeugers,
bei Bremeen mit geringen Stellkräften auszukommen, ermöglicht die Konstruktion kompakter
Rad-Naben-Kombinatione mit eingebauter Bremseinrichtung, die zur Bedienung nur sehr
geringe Stelikräfte erfordert. Solche kompakten Rad-Naben-Einheiten, bei denen beispielsweise
ein an der Nabe vorgesehenes Bremsen-Stellglied, das zu einem erfindungsgemäßen
Krafterzeuger
gehört, mit sehr geringen Kräften in eine Brems-
bzw. eine Lösestellung gebracht werden kann, können in vielen technischen Gebieten
mit Vorteil angewendet werden, insbesondere zum Abbremsen von Gleit- und Schiebetüren,
für die automatische mechanische Steuerung von Verteileranlagen mit rollenden Trägern,
usw. Eine solche Rad-Naben-Einheit kann insbesondere dadurch gekennzeichnet sein,
daß der Grundkörper mit einem Tragkörper, insbesondere einer Radnabe, verbunden
ist und das Kraftausgangsglied mit einem Bremsglied zusammenwirkt, das mit einem
auf dem Tragglied beweglich gelagerten abzubremsenden Teil, insbesondere einem Rad,
bremsend zur Zusammenwirkung bringbar ist.
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Die zuletzt beschriebene Ausgestaltungsmöglichkeit bietet auch besondere
Vorteile für die Verwendung des erfindung gemäßen Krafterzeugers als Bremskraftverstärkr,
wie Ja überhaupt der erfindungsgewäße Kraft erzeuger grundsätzlich auch als Kraftverstärker
für zahlreiche Anwendungen mit Vorteil brauchbar ist. Grundsätzlich ist zu diesem
Zweck die zuletzt beschriebene Ausgestaltwtg weiter dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Bremsglied und dem Kraftausgangs glied eine in der Einschaltstellung
in Eingriff tretende Anschlagverbindung vorgesehen ist und daß außerdem eine Bremsbetätigungskraft
über ein Bremsbetätigungsglied auf das Bremsglied zur Einwirkung bringbar ist. Es
wirken dann also die Bremsbetätigungskraft und die von dem erfindungsgemäßen Krafterzeuger
über die Anschlagverbindung einspeisbare Ousatzkraft~additiv zusammen. Die automatische
Koppelung
dieser beiden Kräfte kann dadurch erreicht werden, daß
das Bremsbetätigungsglied eine von der eingeleiteten Bremsbetätigungskraft abhängige
veränderliche Lage hat, - dies kann in bekannter Weise am bequemsten mit einer Feder
erzielt werden -, und über eine Koppelungseinrichtung mit einem die Lage der bewegbaren
Magnetkörper bestimmenden Stellglied gekoppelt iLt.
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Bei den zuletzt beschriebenen Anwendungen als Bremskråftverstärker
besteht weiter der gerade hinsichtlich des erfindungsgemäßen Krafterzeagers wichtige
Vorteil, daß mit der Bremsbetätigungskraft (beispielsweise einer Fußpedalkraft)
der Bremsvorgang bis zum festen Anliegen des Bremsgliedes an dem zu bremsenden Teil
eingeleitet werden kann, so daß danach der erfindungsgemäße Kraft erzeuger zusätzlich
in Tätigkeit treten kann, ohne daß sein Kraft at:sgangs glied noch störend große
Bewegungen auszuführen hätte. Es muß zu diesem Zweck natürlich der erfindungsgemäße
Kraft erzeuger zunächst über den Bremsbetätigungsweg mitbewegt werden, der im einleitenden
Teil des Bremsvorganges von dem Bremsglied auszuführen ist, bis das Bremsglied fest
an dem zu bremsenden Teil anliegt. Um dies in einfacher Weise sicherzustellen, kann
der Grundkörper an der Nabe oder einem damit verbundenen Bauteil in Richtung der
auszuübenden Bremskraft beweglich gelagert und über eine Einwegkupplung angekoppelt
sein, die bei Bewegen des Grundkörpers in der Kraftausübungsrichtung auskuppelt
und bei Bewegen des Grundkörpers in der Gegenrichtung einkuppelt, wobei die Koppelungseinrichtung
so beschaffen ist, daß das
Stellglied erst bei einer Bremsbetätigungskraft,
bei der das Bremsglied bereits an das abzubremsende Teil angedrückt ist, in den
Einschaltbereich hinein verstellt wird, in welchem das Kraft ausgangs glied bei
der Bremsung mitwirkt außerdem ist es dabei vorteilhaft, wenn ein erfindungsgemäßer
Kraft erzeuger verwendet wird, der zwei vorzeichenmäßig entgegengesetzte Einschaltstellungen
hat, wobei die eine Einschaltstellung der Kraçtausffbungsrichtung und die andere
Einschaltstellung der Gegenrichtung entspricht. Damit kann sichergestellt werden,
daß der erfindungsgemäße Kraft erzeuger, wenn er nach dem Anlegen des Bremsgliedes
an dem zu bremsenden Teil in Wirkung gesetzt wird, voll von der einen Einschaltstellung
(in Gegenrichtung ltirksam) in die andere Einschaltstellung umgesteuert wird, so
daß der vorgegebene mögliche Bewegungsspielraum des Ausgangsgliedes voll ausgenutzt
werden kann.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 eine ganz schematische Erläuterung eines der Erfindung
zugrundeliegenden Prinzips, Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Erläuterung mit
anderen Magnetkörpern, Fig. 3 eine ganz schematiache Erläuterung eines möglichen
grundsätzlichen Aufbaues eines Krafterzeugers nach der Erfindung, Fig. 4 eine schematische
Darstellung einer möglichen Vereinfachung des in Fig. 3 gezeigten Systems, Fig.
5 eine ganz schematische Darstellung eines grundsätzlichen Aufbaues eines Krafterzeugers,
Fig. 6 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 5 für eine abgewandelte Wirkungsweiss,
Fig. 7 eine ganz schematische Axialschnitt-Darstellung der wichtigsten Teile eines
Krafterzeugers mit drehbaren Magnetkörpern, Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende
schematische Darstellung einer möglichen Aus führungs form mit drehbaren Magnetkörpern,
Fig. 9 eine schematische Radialschnitt-Darstellwlg der in
Fig.
8 dargestellten Einheit, Fig. 10 eine ganz schematische Axialschnitt-Darstellung
eines Bremskraftverstärkers mit einem erfindungsgemäßen Krafterzeuger, und Fig.
11 eine einem Ausschnitt der Fig. 10 entsprechende Teildarstellung einer abgewandelten
Aus führungs form.
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Fig. 1 erläutert in ganz schematischer Darstellung das Grundprinzip
des hier beschriebenen steuerbaren permanentmagnetischen Krafterzeugers. Auf einem
Grundkörper 2 ist ein Kraftausgangsglied 4, beispielsweise in Form eines Stößels,
in einer Kraftausübungsrichtung 6 und deren Gegenrichtung beweglich gelagert beispielsweise
auf einer Schiene 8. Eine Anordnung von dauermagnetischen Magnetkörpern 10 bzw.
12 ist im Grundkörper bzw. dem Kraftauslrangsglied 4 zugeordnet, und zwar ist der
Magnetkörper 10 in einer normal zu der Kraftausgangsrichtung 6 liegenden Stellrichtung
14 bewegbar, und der Magnetkörper 12 ist mit dem Kraftausgangci glied 4 verbunden
und zusammen mit diesem in der Kraft aus gangsrichtung 6 bzw. deren Gegenrichtung
beweglich. Die Magnetkörper 10 und 12 sind so angeordnet, daß lurch die Relativbewegung
in der Stellrichtung 14 sowohl die dargestellte Einschaltstellung realisierbar ist,
bei der sich die beiden Magnetkörper mit großer Kraftwechselwirkung gegenüberliegen,
als auch eine(in Fig. 1 nicht dargestellte) Aiisschaltstellung mit verringert er
oder ganz aufgehobener Kraftwirkung, in der sich der Magnetkörper 10 weiter entfernt
von der dargestellten Einschaltposition befindet. Man erkennt, daß bei der in Fig.
1 dargestellten Polarität der Magnetkörper-Anordnung 10, 12 eine Abstoßungswirkung
in der dargestellten Einschaltstellung auftritt, so daß an dem Kraftausgangsglied
4 eine nach außen gerichtete Kraft 16 abgenommen werden kann. Die Relativbewegung
der Magnetkörper in der Kraftausübungsrichtung 6 bzw. deren Gegenrichtung ist durch
Anschläge 18 und 20 begrenzt.
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.dan erkennt, daß die Bewegung des Magnetkörpers 10 in der Stellrichtung
14
durch die abstoßende Wirkung der beiden gegenüberliegenden Südpole in der Richtung
von der dargestellten Einschaltstellung zu der (nicht dargestellten) Ausschaltstellung
unterstützt wird, daß Jedoch umgekehrt bei der Bewegung des Magnetkörpers 10 von
der Ausschaltstellung in die dargestellte Einschaltstellung die in der Stellrichtung
14 wirksame Kraftkomponente der abstoßenden Wechselwirkungskräfte zwischen den beiden
Südpolen überwunden .werden muß.
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Dies ist unbequem oder oftmals sogar ein ernstliches Hindernis, besonders
dann, wenn zur Erzielung größerer Kraftwirkungen sehr große oder sehr viele Magnetkörper
gemeinsam in paralleler Wirkungswetse benutzt werden.
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Um die beschriebenen Komponenten der magnetischen Wechselwirkungskräfte
in der Stellrichtung 14 zu verringern, ist eine zweite Anordnung von Magnetkörpern
22, 24 vorgesehen, und zwar in solcher Ausbiläung und Zuordnung, daß die magnetischen
Wechselwirkungskräfte zwischen den >agnetkörpern 20, 24 der zweiten Anordnung
dem Betrage nach den Wechselwirkungskräften zwischen den Magnetkdrpern 10 und 12
der ersten Anordnung gleichen, jedoch das entgegengesetzte Vorzeichen haben, also
Anziehung statt Abstoßung oder umgekehrt, und außerdem sind die Magnetkörper 22,
24 der zweiten Anordnung an dem Kraftausgangsglied und dem Grundkörper il gegenüber
der ersten Anordnung von Magnetkörpern 10, 12 vertausch ter Zuordnung vorgesehen.
Auf diese Weise wird trot des entgegengesetzten Vorzeichens der magnetischen Wechselwirkung
die gleiche Kraftwirkungsrichtung erzielt wie m4 t den Magnet.
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körpern 10, 12 der ersten Anordnung. Wie in Figur 1 angedeutet
ist,
kann die Zuordnung der Magnetkörper 22, 24 der zweiten Anordnung zum Grundkörper
2 bzw. Kraftausgangsglied 4 am einfachsten in Form starrer Verbindungen 26 bzw.
28 erfolgen.
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Man erkennt aus der schematischen Darstellung der Figur 1 ohne weiteres,
daß infolge der vertauschten Zuordnung der Magnetkörper 22 und 24 der zweiten Anordnung
die Luftspalt 30 und 32 zwischen den Magnetkörpern 10 und 12 der ersten Anordnung
bzw. den Magnetkörpern 22 und 24 der zweiten Anordnung nur bei einer einzigen Position
des Kraft aus gangsgliedes 4 gleich sind; demgemäß liegt nur in dieser einzigen
Position auch betragsmäßige Gleichheit der im Vorzeichen entgegengesetzten Wechselwirkungskräfte
zwischen den Magnetkörpern 10, 12 bzw. 22, 24 vor. In Figur 1 sind die Luftspalte
30 und 32 gleic i roß dargestellt, und es ist angenoIIlmen, daß es sich dabei um
den Maximalwert des Luftspalts den 30 und Minimalwert des Luftspalts 32 handelt,
also das Kraftausgangs glied 4 oder 9er mit ihm verbundene Magnetkörper 12 an dem
durch den Anschlag 20 begrenzten Ende seine Auswärtsbewegung angelangt ist0 Wenn
man bei der in Figur 1 dargestellten Lage mit gleich großen Luftspalten 30 und 32
den Magnetkörper 10 und den damit verbundenen Magnetkörper 22 in der Stellrichtung
14 aus den Wirkungsbereichen der ihnen gegenüberliegenden Magnetkörper 12 bzw. 24
entfernt, werden die in der Stellrichtung 14 wirksamen Komponenten der Abstoßungskräfte
zwischen den Magnetkörpern 10, 12 der ersten Anordnung von den entsprechenden Anziehungskräften
zwischen den Magnetkörpern 22 und 24 der zweiten Anordnung kompensiert,
so
daß die Steuerbewegung leicht und ohne tserwindung einer Gegenkraft ausgeführt werden
kann. Das gleiche gilt für die entgegengesetzte Bewegung zurück in die in Figur
1 dargestellte Einsokaltstellung, Bei praktischen Anwendungen wird sich der zuletzt
beschriebene ideale Zustand der vollständigen Kompesation der in der Stellrichtung
7 14 wirksamen magnetischen Wechselwirkungskräfte vielfach nicht verwirklichen lassen,
weil das Krafta-«sgangsglied 4 unter dem Einfluß der von ihm ausgeübten Kräfte geringfügige
Bewegungen in der Kraftausgangsrichtung 6 ausführt. Wenn beispielsweise das Kraftausgangsglied
4 eine Bremskraft auf eine ständig anliegende Bremsbacke ausübt, wie es beispielsweise
bei Scheibenbremsen der Fall ist, tritt doch bei einer Erhöhung der abgegebenen
Kraft, beispielsweise beim Verstellen von der Ausschaltstellung in die in Figur
1 dargestellte Einschaltstellung, eine geringe elastische Verformung der Bremsstruktur
auf, so aß das Kraftausgangsglied 4 einen geringfügigen Weg zurücklegen muß. Dadurch
wird die Gleichheit der Luftspalte 30 und 32 gestört. Wenn beispielsweise zwecks
Berücksichtigung der beschriebenen elastischen Verfotmbarkei der beaufschlagten
Struktur die Anordnung so getroffen wird, daß das Kraft aus gangsglied 4 in einer
gegenüber der Darstellung in Figur 1 geringfügig nach oben versetzten Lage bereits
an dem zu betät.genden Bremsglied anliegt, bleibt dem Kraftausgangsglied 4 ein geringfügiger
Spielraum in der Eraftausgangsrichtung 6 bis zum Anschlag 20, und dieser Weg steht
für die Berücksichtigung.
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der elastischen Verformung der beaufschlagten Struktur zur Verfügung.
Dies hat aber zur Folge, daß beim Ausschalten des
Krafterzeugers,
also beom Bewegen der Magnetkörper 10 und 22 in-einer von den Positionen nach Figur
1 wegführenden Richtung, das Kraftausgangsglied 4 sich unter dem Einfluß der elastischen
Gegenkräfte der beaufschlagten Struktur entsprechend zurückbewegen wird, also im
Sinne der Figur 1 nach oben. Dadurch wird der Luftspalt 30 verkleinert und der Luftspalt
32 entsprechend vergrößert, so daß die Abstoßungskräfte zwischen den Magnetkörpern
10 und 12 größer werden als die Anziehun skräfte zwischen den Magnetkörpern 22 und
24. Dementsprechend ergibt sich auch eine in die Ausschaltrichtung weisende Kraftkomponente
in der Stellrichtung 1lot. Da sich aber immer noch die magnetischen Wechselwirkungskräfte
zwischen den Magnetkörpern 22, 24 des zweiten Anordnung von denen zwischen den Magnetkörpern
10, 12 der ersten Anordnung bubtrahieren, ist diese in der Stellrichtung auftretende
Kraftkomponente erheblich kleiner als ohne Anwendung der zweiten Anordnung von Magnetkörpern
22, 24. In jedem Fall bleibt dieser Vorteil der Subtraktion der störenden Kraftwirkungen
in der Stellrichtung 14 erhalten, wogegen sich die in der Kraftausübungsrichtung
6 ausgeübten Xraftwirkungen der beiden Anordnungen von Magnetkörpern addierenXan
kann im Einzelfall auch . die räumliche Anordnung so treffen, daß der Idealfall
gleich großerLuftspalte 30, 32 nicht erst bei voll ausgeschöpftem Hub des Kraftausgangsgliedes
4 also vollg KraftwirKung des Krafterzeugers, sondern schon etwas früher eintritt,
weil die von den magnetischen Wechselwirkungen hervorgerufenen Kraftkomponenten
in der Stellrichtung 14 bei der in Figur 1 dargestellten Einschaltstellung ohnehin
aus gemcmetrischen
Gründen verschwinden.
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Figur 2 zeigt eine der Figur 1 analoge schematische Erläuterung, bei
der jedoch hufeisenartige Magnetkörper vorgesehen sind, wobei ebenfalls eine erste
Anordnung von Magnetkörpern 34, 36 und eine zweite Anordnung von Magnetkörpern 38,
40 vorgesehen ist. Man erhält auf diese Weise eine bessere Ausnutzung der magnetischen
Induktion der Magnetkörper. Man kann die Magnetkörper der Figur 2 auch nach Art
der Magnetkörper der Figur 1 magnetisiert denken, wobei dann jeder Magnetkörper
nach Figur 2 aus zwei Magnetkörpern nach Figur 1 zusammengesetzt wäre. Man erkennt
ohne reiteres, daß sich dieses Prinzip beliebig erweitern läßt, d. h. daß man mehrere
miteinander verbundene Magnetkörper auch durch einen entsprechend magnetisierten
einheitlichen Magnetkörper darstellen kann. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig,
wenn zwecks Erhöhung der magnetischen Wechselwirkungskräfte mehrere Paare von ersten
und zweiten Magnetkörperanordnungen mit paralleler Wirkung vorgesehen werden. Diese
Möglichkeit ist gegenüber der Verwendung stärkerer Magnetkörper vorzuziehen, da
man bekanntlich bei Verwendung mehrerer kleiner Magnetkörper und einer entsprechend
großen Anzahl von Luftspalten einen erheblich größeren magnetischen Fluß in einem
gegebenen Volumen erzeugen kann als bei Verwendung weniger Magnetkörper, weil man
die magnetische Ind:'ktion nicht beliebig hochtreiben kann.
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Figur 3 zeigt in ebenfalls stark schematischer Darstellung einen nach
dem Prinzip der Figur 1 arbeitenden magnetischen Krafterzeuger. Es werden der leichteren
Vergleichbarkeit halber gleiche Bezugszeichen wie in Figur 1 benutzt, und die zu
Figur 1 gegebene Beschreibung liest sich auch auf die in Figur 3 schematisch dargestellte
Vorrichtung. Die starren Verbindungen 26 bzw. 28 sind in Figur 3 als Balken dargestellt,
die aus nichtmagnetischem Material bestehen kennen, und die Verschiebbarkeit in
der Stellrichtung 14 ist durch zwei Schienen 42, 44 angedeutet, auf denen beispielsweise
der Balken 28 mit den daran befestigten Magnetkörpern 10 und 22 in der Stellrichtung
14 bewegbar ist.
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Figur 4 erläutert eine beim Vergleich mit Figur 3 oane weiteres verständliche
Vereinfachungsmöglichkeit; es sind nämlich dort die Magnetkörper 12 und 24 zu einem
einzigen Magnetkörper 46 zusammengezogen; dieser Magnetkörper 46 gehört als mit
dem einen Pol (Südpol) zusammen mit dem Magnetkörper 10 der ersten Magnetkörperanordnung
an, und mit seinem anderen Pol (Nordpol) zusammen mit dem Magnetkörper 22 der zweiten
Magnetkörperanordnung. Diese Vereinfachungsmöglichkeit wird in den meisten Fällen
gegeben sein, insbesondere bei Verwendung zahlreicher Magnetkörper.
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Figur 5 erläutert eine andere Ausführungsmöglichkoit, die ebenfalls
nach den beschriebenen Prinzipien arbeitet. Dem Grundkörper 2 und dem Kraft ausgangs
glied 4 ist eine erste Anordnung von Magnetkörpern 48 bzw. 50 zugeordnet,bei der
sich
in dem Luftspalt 52 Abstoßung ergibt insofern entspricht dies den Magnetkörpern
10 und 12 nach Figur 1. Der Magnetkörper 50 ist auf einem unmagnetischen Rahmen
54 befestigt, der in Führungen 56 des Grundkörpers 2 in der sri chtg Kraftausübung/6
begrenzt beweglich ist; die Begrenzung kann wieder durch (nicht dargestellte) Anschläge
erfolgen. Der Magnetkörper 48 ist um eine zur Kraftausübungsrichtung 6 parallele
Drehachse 58 in einer zur Kraftausübungsrichtung 6 normalen Kreisbogenbahn, also
in einer zur Kraf.;ausübungsrichtung 6 senkrechten Stellrichtung 60 bewegbar. Eine
zweite Anordnung von Magnetkörpern 48, 62 ist zur Kompensation der in der Stellrichtung
60 wirksamen magnetischen Wechselwirkungskrafte vorgesehen; man erkennt, daß diese
zweite Anordnung 48, 62 den Magnetkörpern 22 bzw. 24 der Figur 1 entspricht und
daß der Magnetkörper 48 ähnlich wie der Magnetkörper 46 der Figur 4 beiden Magnetkörperanordnungen
angehört.
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Bei der Ausführungsform nach Figur 5 sind weitere Magnetkörper vorgesehen,
die eine Verdoppelung der Wirkung der bereits beschriebenen Magnetkörper herbeiführen.
Zu diesem Zweck ist ein weiterer Magnetkörper 64 gemeinsam mit dem schon beschriebenen
Magnetkörper 48 in einer zu diesem ttm 1800 versetzten Lage um die Drehachse 58
drehbar. Dieser weitere Magnetkörper 64 ist in Bezug auf den Magnetkörper 48 polaritatsvertausch,
so daß er mit den Gegenpolen der schon beschriebenen Magnetkörper 50 und 62 analoge
Wirkungen entfalten kann wie die Pole in der linken Hälfte der Figur 5. Es bilden
somit in der rechten Hätte der Figur 5 die Magnetkörper 64 und 50 wieder eine erste
Magnetkörperanordnung, und die Magnetkörper 64 und 62 eine weite Magnetkörperanordnung,
die zur Kompensation der in der
Stellrichtung 60 auftretenden magnetischen
Wechselwirkungs kräfte dient und ihre Wirkung in der Kraftausübungsrichtung 6 zu
der der ersten Magnetkörperanordnung 64, 50 addiert.
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Man erkennt wiederum, daß der weitere Magnetkörper 64 in ähnlicher
Weise wie der Magnetkörper 46 der Figur 4 beiden Magnetkörperanordnungen der rechten
Hälfte der Figur 5 angehört.
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p1S Schema der Figur 3 bietet nicht nur die Möglichkeit, von der dargestellten
Einschaltstellung in eine Ausschaltstellung zu gelangen, in dem man die um die Drehachse
58 drehbaren Magnetkörper 48 und 64 um 900 in ihrer Kreisbahn weiterbewegt, sondern
zusätzlich die Möglichkeit, eine weitere Einschaltstellung einzustellen, in der
die Magnetkörper 48 und 64 gegegenüber der Position nach Figur 3 um 1800 in ihrer
Kreisbahn bewegt worden sind. Man erkennt, daß in dieser zweiten Einschaltstellung
die am Kraftausgangsglied 4 abnehmbare Kraft das umgekehrte Vorzeichen hat0 Man
kann Man also mit e nereiner Anordnung nach dem Schema der Figur 9 sowohl Druckkräfte
als auch Zugkräfte erzeugen.
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Figur 6 erläutert schematisch eine Ausfuh'ningsmöglichkeit, bei der
ebenso wie bei der Ausführung nach Figur 5 zwei Einschaltstellungen mit entgegengesetzten
Kraftrichtungen erzielbar sind Jedoch mit einer gradLinigen Verstellbeweginig statt
der kreisförmigen Stellbewegung nach Figur So Ein dem Grundkörper 2 zugeordnet er
Magnetkörper 66 ist mittels eines Stellgliedes 68 in einer am Grundkörper 2 vorgesehenen
Führung 70 linear
zwischen gewünschten Einstellungen bewegbar,
die durch eine Rasteinrichtung 72 bequem genau einstellbar sind. Bei der in Figur.6
dargestellten Ausführungsform ist angenommen, aaß das Stellglied 68 schwach federt
und eine Verdickung 74 aufweist, die in Rastnuten 76 der Rasteinrichtung 72 einrasten
kann. Naturgemäß können auch andere Feststelleinrichtungen vorgesehen sein, um eine
bequeme Einstellung gewinschter Positionen sicherzustellen. Ein Kraftausgangs glied
4 ist an einem unmagnetischen Rahmen 78 befestigt, der in der Kraftausübungsrichtung
6 in Führungen 80 begrenzt beweglich ist. Auf dem Rahmen 78 ist ein Magnetkörper
82 derart befestigt, daß er mit dem in der dargestellten einen Einschaltetellung
befindlichen Magnetkörper 66 eine erste Magnetkörperanordnung nach Art der Magnetkörper
10 und 12 der Figur 1 bildet. Zur Kompensation der in der Stellrichtung 14 auftretenden
Komponenten der magnetischen Wechselwirkungskräfte ist eine zweite Magnetkörperanordnung
vorgesehen, die aus dem verstellbaren Magentkörper 66 und einem Magnetkörper 84
besteht, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß sich die gleiche Wirkung ergibt
wie bei den Magnetkörpern 22 bzw. 24 der Figur 1. Der einstellbare Magnetkörper
66 gehört somit wieder sowohl der ersten Magnetkörperanordnung 66, 82 als aucn der
zweiten Magnetkörperanordnung 66, 84 an. Der Magnetkörper 84 ist mit dem Magnetkörper
82 verbunden, indes er ebenfalls an dem Rahmen 78 befestigt ist. In einen gewissen
Abstand in der Stellrichtung 14 befinden sich auf dem Rahmen weitere Magnetkörper
86 und 88 in einer zu den Magnetkörpern 82, 84 entsprechenden, Jedoch polaritätsvertauschten
Lage. Man erkennt ohne weiteres,
daß nach Verschieben des Magnetkörpers
66 in eine zwischen den Magnetkcrpern 86 und 88 befindliche weitere Einschaltstellung
(die durch die Rast einrichtung 72 vorbestimmt ist) die gleichen Kraftwirkungen
am Kraftausgangsglied 4 auftreten, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen, so daß
dann der in Fig. 6 dargestellte Kraft erzeuger am Kraftausgangsglied 4 eine Zugkraft
liefern kann. Man erkennt ferner, daß die Anordnung nach Fig. 5 eine bessere Ausnutzung
des verfügbaren magnetischen Kraftflusses ermöglicht. Fig. 7 erläutert schematisch
eine mögliche Aus führungs form, bei der die Magnetkörperanordnungen von einem am
Grundkörper 2 festgelegten ersten Satz von Magnetkörpern 90, 92, 94 und einem relativ
dazu bewegbaren zweiten Satz von Magnetkörpern 96 und 98 gebildet sind. Die Tatsa-hew
daß der erste Satz von Magnetkörpern einfach fest mit dem Grundkörper 2 verbunden
ist, erleichtert den Aufbau. Naturgemäß muß dann der zweite Satz von Magnetkörpern
96, 98 sowohl in der Kraftausübungsricht-ag 6 als auch in einer dezu senkrechten
Stellrichtung 14 beweglich sein; dies wird bei der dargestellten Ausführungsform
dadurch erreicht, daß ähnlich wie bei der Ausführung nach Fig. 5 die Magnetkörper
des zweiten Satzes gemeinsam um eine und in wichtung dieser Drehachse verschiebbar
Drehachse 100 drehbar sind. Zu diesem Zweck sind die Magnetkörper 96 und 98 an einer
Welle 102 vorgesehen, die in dem Grundkörper 2 drehbar und geringfügig axial beweglich
ist.
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Diese Welle 102 ist mit dem Kraftausgangsglied 4 verbunden.
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Die Welle 102 kann auch über ein Drucklager mit einem getrennten Kraft
aus gangsglied gekoppelt sein.
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Man erkennt aus Fig. 7 ohne weiteres, daß die Magnetkörper 90 und
96 h:nsichtlich des Luftspalts 104 eine erste Magnetkörperanordnung bilden, die
der ersten Anordnung von Magnetkörpern 12 bzw. 10 sowie dem Luftspalt 30 der Fig.
1 wirkungsmäßig entspricht. Weitsr entsprechen die Magnetkörper 96 und 92 sowie
der Luftspalt 106 der Fig. 7 wirkungsmäßig den Magnetkörpern 24 bzw. 22 und dem
Luft spalt 32 der Anordnung nach Fig. 1. Somit gehört 1er Magnetkörper 96 sowohl
der ersten Magnetkörperanordnung 90, 96 als auch der zweiten Magnetkörperanordnung
96 92 an. An den weiteren Luftspalten 108 und 110 der Anordnung nach Fig. 7 liegen
die gleichen Verhältnisse vor wie an den Luftspalten 104 bzw. 106, Jedoch mit jeweils
entgegengesetzten Polaritäten der Magnetkörper.
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Insgesamt sind somit in *wig. 7 ebenso wie bei den anderen Ausführungsformen
ebensoviel abstoßende wie anziehende Luftspalte vorhanden, und die Anordnung ist
so getroffen, daß sic'a die Anziehung und Abstoßungswirkungen in der Kraft aus gangsrichtung
6 addieren, jedoch in der Stellrichtung 14 subtrahieren, so daß beim Herausdrehen
der Magnetkörper 96, 98 aus der drgestellten Einschaltstellung in eine dazu verdrehte
Ausschaltstellung nur geringe oder vernachlässigbare Stellkräfte benötigt werden,
wobei der Idealfall der vollständigen Kompensation natürlich dann eintritt, wenn
die Anziehungs- und Abstoßungskräfte betragsmäßig jeweil¢. gleich sind, also bei
sonst gleichen Magnetkörperanordnungen die Luftspalte gleich groß sind. Bei dem
in Fig. 7 dargestellten System ist ferner zwischen dem Grundkörper 2 und dem Fxaftausgangsglied
4 ein weiterer Spalt 112 vorgesehen, in welchem die erzeugte Kraftwirkung zum Pressen
von flachen Gegenständen
ausgenutzt werden kann. Wenn beispielsweise
in Jedem der Luftspalte eine Druck- bzw. Zugkraft von 5 kp erzeugt wird, kann in
dem Spalt 112 eine Gesamtkraft von 20 kp genutzt werden. Dieser Druck läßt sich
durch Herausdrehen der Magnetkörper 96 und 98 aus der in Fig. 7 gezeigten Einschaltstellung
kontinuierlich verringern.
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Die Figuren 8 und 9 zeigen schematisch in einer Axialschnitt-bzw.
Radialschnitt-Darst ellung eine Ausführungsform, bei der auf einer Welle 114 mehrere
Scheiben 116, 118 vorgesehen- sind, die mit über den Umfang der Scheibo verteilten
Gruppen von Magnetkörpern 120 bzw0 122 besetzt sind. Wie aus den Figuren 8 und 9
ohne weiteres gkennbar ist, sind diese bewegbaren Magnetkörper auf ihren Scheiben
jeweils mit abwechselnder Polarität aufeinanderfolgend im Kreis angeordnet und in
Richtung der Wellenachse 124 magnetisiert. Die Scheiben sind beiderseits von Ringen
aus stationären Magnetkörpergruppen 126, 128, 130 umgeben, die im übrigen den bewegbaren
Magnetkörpergruppen 120, 122 in Aufbau und Verteilung entsprechen.
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Ein Grundkörper 132 umschließt die Anordnung in Form eines Gehäuses.
Dieser Grundkörper kann auch als magnetischer Rückschluß ausgebildet sein.
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Das Ende der Welle 114 bildet das Kraftausgaelzgsglied 4 statt dessen
kann natürlich auch ein getrenntes Kraftausgangsglied 4 vorgesehen werden, das beispielsweise
über ein Drucklager (nicht dargestellt) mit der Welle 114 verbunden sein kann, falls
die Drehbewegung der Welle 114 bei der Anwendung
stört. Die Welle
114 ist im übrigen in dem Grundkörper 132 drehbar und geringfügig axial beweglich
gelagert; zur Begrenzung der Axialbewegung sind Anschläge 134, 136 vorgesehen. Hier
wie auch bei anderen Anwendungen wird vorzugsweise dafür gesorgt, daß eine direkte
Berührung der miteinander in Kraftwechselwirkung stehenden Magnetkörper nicht eintreten
kann, also immer ein geringer Luftspalt verbleibt. Dies bIetet ganz allgemein den
beträchtlichen Vorteil, daß das Verstellen des Krafterzeugers von der Einschalt-
xn die Ausschaltstellung und umgekehrt auch dann unverändert leicht vor sich geht,
wenn das Kraftausgangsglied an der von ihm beaufschlagten Struktur haftet; dies
kann beispielsweise bei Sparmwerkzeugen durchaus auftreten. In diesem ZusQmrienhang
ist die schon beschriebene Ausführungsmöglichkeit besonders vorteilhaft, bei der
durch Übergang von einer Einschaltstellung über eine Ausschaltstellung in eine zweite
Einschaltstellung mit entgegengesetzter Kraftrichtung mit Sicherheit dafür gesorgt
wird, daß das KiMaftausgangsglied aus seinem Eingriff mit der beaufschlagten Struktur
wieder gelöst werden kann.
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Fig. 9 zeigt einen Radialschnitt in der Ebene IX-IX der Fig. 8.
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Man erkennt, daß bei der dargestellten Ausführungsform die Magnetkörper
sektorförmig im Kreis abwechselnd mit entgegengesetzten Magnetisierungsrichtungen
angeordnet sind die Magnetisierungsrichtung ist stets parallel zu der-Wellenachse
124 Bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform nimmt Jeder Magnetkörper einen
Winkelbereich von 200 ein, und dasselbe gTlt auch filr die stationären Magnetkörper
126, 128
und 130, so daß es nur einer Drehung von 10° bedarf, um
aus einer Einschaltstellung, bei der maximale Kraftwirkung am Kraftausgangsglied
4 vorliegt, in eine Ausschaitstellung zu gelangen, bei der praktisch keine axiale
Kraftwirkung am Eraftausganssglied 4 bzw. an der Welle 114 auftritt. Für Anwendungsfälle,
bei denen as nur auf die Umschaltung zwischen einer Einschaltstellung und einer
Ausschaltstellung ankommt, k'nn man die Drehung der Welle 114 relativ zum Grundkörper
132 entsprechend begrenzen, beispielsweise durch weitere Anschläge 138. Vielfach
wird es jedoch vorteilhaft sein, unter anderem aus den schon weiter oben geschilderten
Gründen, wenn man von einer Einschaltstellung auch in eine zweite Einschaltstellung
mit entgegengesetzter Kraftricktmlg umschaltern kann; in diesem Fall wird bei der
Anordnung nach Fig. 9 ein Drehwinkel von 200 benötigt, und die Anschläge 138 können
dementsprechend angeordnet werden. In jedem Fall ergibt sich die gewünschte Wirkung,
daß in der Stellrichtung (Drehung um die Achse 194) nur Radialkomponenten von Differenzen
der magnetischen Wechselwirkungskräfte auftreten, wogegen in der Kraftausübungsrichtung
6 die Summe der magnetischen Wechselwirkungskräfte zur Auswirkung kommt.
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Fig. 10 erläutert in einem ganz schematischen Axialschnitt eine mögliche
Anwendung eines Krafterzeugers der beschriebenen Art als Hilfskrafterzeuger für
eine Bremseinrichtung. In der Fig. 10 ist angenommen, daß es sich um einen Krafterzeuger
nach Art der in den Figuren 8 und 9 skizzierten Ausführungsform handelt; dementsprechend
sind auch in Fig. 10 die Welle 114
mit der Wellenachse 124 und
das Kraftausgangsglied 4 am Ende der Welle 114 dargestellt, und es sind ferner der
Grundkörper 132 sowie ein mit der Welle 114 verbundenes Stellglied 140 dargestellt.
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Der Grundkörper 132 ist mit einem Bauteil 142 verbunden, der seinerseits
mit einem Tragkörper 144 starr verbunden ist. Dieser bildet eine Radnabe und dient
zur drehbaren Lagerung eines Rades 146, das hier als typisches Beispiel für ein
abzubremsendes bewegliches Teil anzusehen ist. Mit dem Rad 146 ist eine Bremsscheibe
148 starr verbunden, und ein scheibenförmiges Bremsglied 150 mit einem Bremsbelag
152 ist nLt einer Führungstange 154 in Richtung der Wellenachse 124 beweglich, jedoch
undrehbar (beispielaweise mit Hilfe von Axialnuten) in einem am Bauteil 142 angebauten
Lager 156 gelagert. Ein weiteres mit dem Bauteil 142 starr verbundenes Lager 158
dient zur schwenkbaren Lagerung eines Bremsbetätigungsgliedes 160, das beispielsweise
eine Fußplatte 162 zwecks Betätigung mit einem Fuß aufweisen kann.
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Das Bremsbetätigungsglied 160 wirkt über eine Feder 164 auf das Bremsglied
150 ein, so daß das Bremsglied 150 mittels des Bremsbetätigungsgliedes 160 axial
auf die Bremsscheibe 148 gedrückt werden kann. Das Kraftausgangsglied 4 wirkt über
eine in der Einschaltstellung des magnetischen Kraft er zeugers wirksam werdende
Anschlagverbindung 166 mit dem Bremsglied 150 zusammen, so daß das Bremsglied sowohl
von der über das Brsmsbetätigungsglied 160 eingeleiteten Bremsbetätigungskraft als
auch von der am Ilraftausgrgsglied 4 abnehmbaren magnetischen Druckkraft beaufschlagt
werden kann,
so daß diese Druckkraft als zusätzliche oder Hilfsbremskraft
angewandt werden kann; dabei ist durch das Stellglied 140 eine kontinuierliche Steuerung
dieser Hilfskraft möglich.
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Bei der dargestellten Ausführungsform wird die magnetische Hilfskraft
selbsttätig eingeschaltet, und zwar mit Hilfe einer Koppelung 168, die hier nur
schematisch als strichpunktierte Linie angedeutet ist. Es versteht sich, daß der
Fachmann zahlreiche Möglichkeiten für die praktische Ausführung einer derartigen
Koppelung zur Verfügung hat; bei spielsweise könnte es sich um eine Gelenkverbindung
handeln, einen Bowdenzug oder dergl., wobei es ohne weiteres möglich ist, auch eine
vorgegebene Abhängigkeit der Verstellung des Stellgliedes 140 von der Bewegung des
Bremsbetätigungs gliedes 160 einzuhalten. Dabei ist es ohne Schwierigkeiten möglich,
die Koppelung zwischen dem Bremsbe tätigungsglied 160 und dem Stellglied 140 so
auszubilden, daß eine Verstellung des magnetischen Kraftverstärkers aus einer Ausschaltstellung
in eine Einschaltstellung erst dann erfolgt, wenn das Bremsglied 150 bereits mit
Kraft gegen die Bremsscheibe 148 gedrückt wird, so daß die magnetische Hilfskraft
erst ab einem bestimmten Wert der über das Bremsbetätigungsglied 160 eingeleiteten
Bremsbetätigungskraft zusätzlich zur Wirkung kommt.
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Fig. 11 zeigt eine Variante der in Fig. 10 gezeigten Einrichtung,
die dann vorteilhaft ist, wenn die beaufsShlagte Struktur, also hier die Bremsscheibe
148 und das Rad 146, in der Beaufschlagungsrichtung (Richtung der Wellenachse 124)
durch Abnutzung diinner wird oder unter Axiallast
elastisch nachgibt
, so daß das Bremsglied 150 auch nach dem Anlegen an die Bremsscheibe 148 noch einen
mit zunehmender Bremskraft größer werdenden axialen Weg zurücklegt. Da mit dem Kraftausgangsglied
4 nur geringe Wege ausgeführt werden können, ist bei der Variante nach Fig. 11 der
Grundkörper 132 nicht starr mit dem Bauteil 142 verbunden, sondern an diesem Bauteil
in Richtung der auszuübenden Bremskraft, also in Richtung der Wellenachse 124, beweglich
in einer Führung 170 gelagert und über eine Einwegkupplung 172 mit dem''Bauteil
142 verbunden, die bei Bewegen des Grundkörpers 132 in der Kraftausübungsrichtung
174 auskuppelt und bei einer versuchten Bewegung des Grundkörpers 132 in der Gegenrichtung
176 einkuppelt. Ferner ist zwischen dem Kraftausgangsglied 4 und der Führungsstange
154, also letztlich dem Bremsglied 15Ö, eine in der Kraftausübungsrichtung 174 wirksame
Mitnahmeeinrichtung 178 vorgesehen, die dafür sorgt, daß das Kraftausgangsglied
4 bei etwaigen einleitenden Axialbewegungen des Bremsgliedes 150 und der damit verbundenen
Führungsstange 154 nahe an der Führungsstange 154 verbleibt, so daß die Anschlagverbindung
166 nur einen sehr kleinen Luftspalt annehmen kann. Die Ausbildung der Mitnahmeeinrichtung
178 ist beliebig; besonders vorteilhaft ist die Ausbildung als Drucklager, um eine
leichte Drehbarkeit der Welle 124 auch unter Belastung durch die magnetischen Hilfskräfte
sicherzustellen.
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Bei der zuletzt beschriebenen Aus führungs form entsprechend Fig.
11 ist es besonders zweckmäßig, wenn über die Koppelung 168 das Stellglied 140 derart
verstellt wird, daß im Ruhezustand,
also bei gelöster Bremse, der
magnetische Kraft erzeuger sich in einer Einschaltsteilung befindet, bei der am
Kraftausgangsglied 4 eine Zugkraft relativ zum Grundkörper 132 auftritt, und daß
das Umschalten in eine Ausschaltstellung und weiter in eine zweite Einschaltstellung
mit der gewünschten Druckkraft am Kraft aus gangsglied 4 erst dann einsetzt, wenn
das Bremsglied 150 bereits mit einer bestimmten Kraft, die über das Bremsbetätigungsgl4ed
160 eingeleitet wird, an der Bremsscheibe 148 liegt. Falls bis dahin eine Axialbewegung
der Führungsstange 154 und des Bremsgliedes 150 stattgefunden hat, ist diese infolge
der Mitnahmeeinrichtung 178 und der zwischen dem Grundkörper 132 und dem Kraftausgangsglied
4 wirksamen Zugkraft von dem Grundkörper 132 mitgemacht worden, wobei die Einwegkupplung
172 ausgekuppelt bleibt, also die Axialbewegung nicht behindert wird. Sobald dann
die Bremsbetätigungskraft weiter gesteigert wird und das Bremsbetätigungsglied 160
entsprechend der Kennlinie der Feder 164 sich in einen Bereich relativ großer Bremsbetätigungskräfte
hineinbewegt, wird über die Koppelung 168 das Stellglied 140 in Richtung auf die
Ausschaltstellung und weiter in Richtung zu der anderen Einschaltstellung bewegt,
in der die den Bremsvcrgang unterstützende Hilfskraft als Druckkraft am Kraftausgangsglied
4 auftritt. Sobald diese Druckkraft erscheint, stützt sich der Grundkörper 132 über
die dann feststehende Einwegkupplung 172 an dem Bauteil 142 ab; das Kraftausgangsglied
4 hat dann praktisch seinen ganzen möglichen (geringen) axialen Betätigungsveg für
den Ausgleich elastischer Verformungen in der Bremsstruktur zur Verfügung.
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Die beschriebene Anordnung bietet den Vorteil, daß auch bei Ausfall
des magnetischen Hilfskrafterzeugers die über das Bremsbetätigungsglied 160 eingeführten
Bremsbetätigungskräfte unverändert wirksam bleiben.
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Bei einem Demonstrationsmodell einer Einrichtung nach Fig. 10 wurde
ein magnetischer Krafterzeuger der beschriebenen Art mit Abmessungen von etwa 10x10x5
cm verwendet, und es war damit ohne Schwierigkeiten möglich, am Kraftausgangsglied
4 eine steuerbare Hilfskraft bis zu über 100 kp mit verschwindend geringen Stellkräften
am Stellglied i40 iu erhalten.
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Es sei noch hervorgehoben, daß sich die Aus führungs formen nach den
Figuren 8 und 9 besonders auch für einstückige Ausfuhrung der jeweils zu einer Scheibenebene
gehörenden Magnetkörper-Gruppen eignet. Es ist ohne weiteres möglich, eine Ringscheibe
aus magnetisierbarem Werkstoff so zu magnetisieren, daß sich die aus den Figuren
8 und 9 ersichtliche Polverteilung ergibt.
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Andere Ausführungsformen sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen.