DE2937968C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung nach dem Patent 29 31 539 ist eine schaltbare, dauermagnetische Bremse für Schienenfahrzeuge mit in Längsrichtung der Schiene angeordneten Polstücken wechselnder Polarität, die gegenüberliegende, segmentförmige Aussparungen besitzen. An diesen Polstücken liegen feststehende und drehbare Dauermagnete an, wobei die feststehenden Dauermagnete mit einem Pol an den nicht ausgesparten Flächen der Polstücke und mit dem Gegenpol an seitlichen Rückschlußplatten anliegen und zwischen den segmentförmig ausgesparten Polstücken drehbare Dauermagnete angeordnet sind, wobei diese auf ihren Polflächen mit segment­ förmigen Eisenpolschuhen versehen sind und so jeweils ein Dauermagnetsystem bilden. Im eingeschalteten Zustand greifen die Eisenpolschuhe der Dauermagnetsysteme in die gegenüber­ liegenden segmentförmigen Aussparungen der Polstücke ein, die dem Querschnitt der segmentförmigen Aussparungen der Eisenpol­ schuhe so angepaßt sind, daß die wirksamen Poleisen (Polstücke und segmentförmige Eisenpolschuhe) einen geschlossenen vier­ eckigen Querschnitt aufweisen und zur Vermeidung von Streuver­ lusten allseitig von Dauermagnetmaterial mit jeweils gleicher Polarität umgeben sind.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun eine weitere Ausgestaltung der schaltbaren, dauermagnetischen Bremse nach dem Hauptpatent; insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, neue Anwendungsgebiete der Erfindung nach dem Hauptpatent zu erschließen, die Streu­ verluste weiter zu verringern und damit die Bremskraft bzw. das Bremsmoment zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bremse ringförmig, segmentförmig oder polygonal ausgebildet ist und daß ein- oder beidseitig der Polflächen der Polstücke wechselnder Polarität Wirbelstrombremsscheiben angeordnet sind, die mit den abzubremsenden Teilen des Fahrzeuges fest verbunden sind.

Durch diese Ausbildung läßt sich die Bremse als Retarder so­ wohl für Schienen- als auch für Landfahrzeuge, wie z. B. Last­ kraftwagen, Autobusse und Hänger einsetzen.

In den meisten Fällen werden die die magnetischen Kraftlinien erzeugenden Bremskörper an feststehenden Teilen des Fahrzeuges, z. B. am Fahrgestell und die Wirbelstrombremsscheiben auf den abzubremsenden Teilen, wie z. B. den Achsen des Fahrzeugs, ange­ bracht. Bei Kraftfahrzeugen ist es auch möglich, die Bremse zwischen dem antreibenden und getriebenen Teil einzubauen, so daß sie im gewünschten Augenblick ein Bremsmoment auf den zwischen dem Getriebekasten und der Achsbrücke liegenden Teil der Übertragungswelle des Fahrzeugs ausübt.

Selbstverständlich können die Bremsen nach der Erfindung auch für andere Anwendungsgebiete, wie z. B. Aufzüge, Kräne und dergl. Verwendung finden.

Der besondere Vorteil der Bremse nach der Erfindung ist ihre Unabhängigkeit von einer Stromquelle, die bei verschiedenen Fahrzeugen, wie z. B. LKW-Hängern oder Güterwagen nicht vor­ handen ist. Außerdem arbeitet sie verschleißfrei.

In einer bevorzugten Ausbildung sind die Polstücke der Bremse so ausgebildet, daß ihre Polflächen an gegenüberliegenden Seiten den ferromagnetischen Wirbelstrombremsscheiben gegen­ überstehen. Es ist zweckmäßig, die Wirbelstrombremsscheiben auf der einen Seite mit einem Belag aus elektrisch gut leitendem Material und auf der anderen Seite mit Kühlrippen bzw. Lüfter­ flügeln zu versehen, die aus einem Werkstoff hoher Wärmeleit­ fähigkeit bestehen, wie z. B. Aluminium oder Kupfer.

In vorteilhafter Weise erfolgt die Verstellung der verdrehbaren Dauermagnetsysteme über einen zentral angeordneten Zahnring, der an seinem inneren und äußeren Umfang mit einer Verzahnung versehen ist, wobei die an den verdrehbaren Magnetsystemen be­ festigten Verstellscheiben in die innere Verzahnung und Be­ tätigungsglieder in die äußere Verzahnung eingreifen.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Bremse in Achsrichtung,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene und abgebrochene Ansicht der Bremse senkrecht zur Achse,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Wirbelstrombremsscheibe in abgebrochener Darstellung,

Fig. 4 einen senkrechten Teilschnitt durch die Wirbelstrom­ bremsscheibe.

Auf der abzubremsenden Welle 1 sind gemäß Fig. 1 zwei Brems­ scheiben 2 im Abstand zueinander befestigt. Zwischen den beiden Bremsscheiben, durch Luftspalte 3 getrennt, ist der ringförmig ausgebildete Bremskörper 4 mit den verdrehbaren Dauermagnetsystemen 5 angeordnet, der an feststehenden Teilen des Fahrzeugs, z. B. am Fahrgestell befestigt und mittels Kugellagern 6 auf der abzubremsenden Welle gelagert ist.

Die den Polflächen 7 des Bremskörpers 4 zugewandten Flächen der rotierenden Bremsscheiben sind mit einem elektrisch gut leitendem Werkstoff 8, einem durch Galvanisieren aufge­ brachten Kupferbelag versehen.

Der Aufbau des Bremskörpers 4 ist aus Fig. 2 erkennbar. Der feststehend angeordnete Bremskörper 4 der Bremse ist in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet. Der Gesamtaufbau entspricht im wesentlichen dem Aufbau nach dem Hauptpatent. Hierbei sind die Polstücke 10 aus ferromagnetisch gut leitendem Material ringförmig im Ab­ stand zueinander angeordnet. Die gegenüberliegenden Flächen der Polstücke 10 weisen segmentförmige Aussparungen 11 auf. In diese Aussparungen ragen die verdrehbaren Dauermagnetsysteme 5 mit Gleitsitz hinein.

Die verdrehbaren Dauermagnetsysteme 5 bestehen aus je einem Dauermagneten 12, der quer zur Drehachse, die senkrecht zur Rotationsebene der Wirbelstrombremsscheiben 2 verläuft, magne­ tisiert ist. Die Pole der Dauermagnete 12 sind in der Zeichnung mit N und S gekennzeichnet. Auf den Polflächen 13, 14 der Magnete 12 sind segmentförmige Eisenpolschuhe 15 angebracht, die in seg­ mentförmige Aussparungen 11 der Polstücke 10 hineinragen. Hierbei sind die segmentförmigen Aussparungen 11 dem Quer­ schnitt der segmentförmigen Polschuhe genau angepaßt, so daß sich im eingeschalteten Zustand ein geschlossener, rechteckiger Eisenquerschnitt ergibt.

Außerdem sind innerhalb des Bremskörpers 4 feststehende Dauer­ magnete 16 angeordnet, die in radialer Richtung magnetisiert sind und mit dem einen Pol an den nicht ausgesparten Flächen 17 der Polstücke 10 und ihrem Gegenpol an den inneren bzw. äußeren Seiten der Rückschlußringe 18 anliegen. Wie in der Zeichnung durch die Buchstaben N und S gekennzeichnet, liegen die Pol­ flächen der feststehenden Magnete 16 mit abwechselnder Polari­ tät an den nicht ausgesparten Flächen der Polstücke 10 an, so daß die Polstücke abwechselnd mit einem Nord- und einem Südpol magnetisiert werden.

In der unteren Hälfte der Fig. 2 der gebrochenen Darstellung ist die Bremse im eingeschalteten Zustand gezeigt. Bei dieser Darstellung greifen die segmentförmigen Eisenpolschuhe 15, die einen Nordpol aufweisen, in die segmentförmigen Aussparungen der mit einem Nordpol magnetisierten Polstücke 10 und die gegen­ überliegenden segmentförmigen Polschuhe, die den Südpol aufweisen, jeweils in die mit einem Südpol magnetisierten Polstücke ein. Die jeweiligen Polaritäten der segmentförmigen Polschuhe und der Polstücke sind durch die Buchstaben N und S gekennzeichnet. In dieser Schaltstellung erfolgt somit durch die verdrehbaren Dauermagnetsysteme 5 eine zusätzliche Erhöhung der Induktion in den Polstücken 10. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die wirksamen Poleisen (Polstücke 10 und segmentförmige Eisenpolschuhe 15) allseitig von Dauermagneten umgeben, so daß Streuverluste weitgehendst vermieden werden.

Soll eine Ausschaltung der Bremse erfolgen, so werden die ver­ drehbaren Dauermagnetsysteme 5, deren Drehachsen senkrecht zur Abbildungsebene stehen, um 90° verdreht. Diese Schaltstellung ist in der abgebrochenen oberen Hälfte der Fig. 2 gezeigt. In dieser Stellung überbrücken die segmentförmigen Eisenpol­ schuhe 15 die jeweils benachbarten Polstücke unterschiedlicher Polarität, so daß sich die aus den Nord- und Südpolen der fest­ stehenden und drehbaren Dauermagnete austretenden Kraftlinien über die segmentförmigen Polschuhe 15 kurzschließen, so daß an den Polflächen 7 keine Kraftlinien austreten. Der Kraftlinien­ verlauf im kurzgeschlossenen Zustand ist durch gestrichelte Linien in der Zeichnung dargestellt.

Die Verdrehung der Dauermagnetsysteme 5 von der Aus- in die Einschaltstellung oder umgekehrt, erfolgt mittels eines Zahn­ rings 19, der in seinem äußeren und inneren Umfang mit einer Verzahnung versehen ist. In die äußere Verzahnung 20 greift das mit einem Betätigungshebel 21 verbundene, drehbar gelagerte Zahnsegment 22 ein.

In die am inneren Umfang des Zahnringes 19 angebrachte Verzahnung 23 greifen Verstellscheiben 24 ein, die vorzugsweise in der Mitte der verdrehbaren Dauermagnetsysteme 5 angebracht sind, wie aus Fig. 1 erkennbar ist.

Bei Betätigung des Betätigungshebels 21 in der eingezeichneten Pfeilrichtung wird der Zahnring 19 über das Zahnsegment 22 in Pfeilrichtung verdreht. Dabei werden sämtliche verdrehbaren Dauermagnetsysteme 5 von der Ein- in die Ausschaltstellung oder in entgegengesetzter Richtung von der Aus- in die Einschalt­ stellung verdreht. Die Betätigung kann beispielsweise mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.

Der Bremskörper 4 ist an den gegenüberliegenden Seiten mit Ver­ schlußscheiben 25 aus magnetisch nicht leitendem Material ver­ sehen. Die Scheiben sind mit ringförmig angeordneten Aussparungen versehen, die dem Querschnitt der Polstücke 10 entsprechen. In diese Aussparungen ragen die Polstücke 10 mit ihren Polflächen 7 hinein. In den Verschlußscheiben sind auch die verdrehbaren Dauer­ magnetsysteme 5 mittels Lagerzapfen 26 drehbar gelagert.

Auf der dem Bremskörper abgewandten Außenfläche der Wirbelstrom­ bremsscheiben 2 sind Lüfterflügel bzw. Kühlrippen 9 angebracht, um eine gute Kühlung und Wärmeleitung der Bremsscheiben zu ge­ währleisten.

Die Anbringung und Befestigung der Kühlrippen 9 auf der dem Bremskörper abgewandten Außenfläche der Wirbelstrombremsschei­ ben 2 erfolgt in vorteilhafter Weise wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die Wirbelstrombremsscheiben sind mit ausge­ frästen Nuten 26 versehen, die in radialer Richtung verlaufen. Die Nuten weisen, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, Verankerungs­ stege 27 auf, so daß ein T- oder schwalbenschwanzförmiger Quer­ schnitt entsteht. Die Kühlrippen 9 werden mit ihrem dem Quer­ schnitt der Nuten angepaßten Ende 28 in die Nuten 26 einge­ schoben. Die Befestigung der in die Nuten 26 der Wirbelstrom­ bremsscheiben 2 eingeschobenen Kühlrippen 9 erfolgt durch An­ drücken der Verankerungsstege 27. Die Kühlrippen 9 können mit­ einander durch einen Luftleitring 29 verbunden sein.

Durch diese Ausbildung wird nicht nur eine einfache Befestigung der Kühlrippen 9 auf den Wirbelstrombremsscheiben erreicht, sondern es erfolgt auch eine besonders gute Wärmeableitung von den Wirbelstrombremsscheiben 2 zu den Kühlrippen 9 hin, durch die große Berührungsfläche.

Claims (6)

1. Schaltbare, dauermagnetische Bremse nach dem Gegenstand des Patents 29 31 539, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse ringförmig, segmentförmig oder polygonal ausgebildet ist und daß ein- oder beidseitig der Polflächen (7) der Polstücke (10) wechselnder Polarität Wirbelstrombrems­ scheiben (2) angeordnet sind, die mit den abzubremsenden Teilen des Fahrzeuges fest verbunden sind.

2. Schaltbare, dauermagnetische Bremse nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Polstücke (10) derart ausge­ bildet sind, daß ihre Polflächen (7) an gegenüberliegenden Seiten der Bremse vorhanden sind.

3. Schaltbare, dauermagnetische Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der verdrehbaren Dauermagnetsysteme (5) über einen zentral angeordneten Zahn­ ring (19) erfolgt, der an seinem inneren und äußeren Umfang mit einer Verzahnung (20, 23) versehen ist, wobei die an den verdrehbaren Dauermagnetsystemen (5) befestigten Verstell­ scheiben (24) in die innere Verzahnung (23) und Betätigungs­ glieder (21, 22) in die äußere Verzahnung (20) eingreifen.

4. Schaltbare, dauermagnetische Bremse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheiben (2) auf der einen Seite mit einem Belag aus elektrisch gut leitendem Material (8) und auf der anderen Seite mit Kühlrippen bzw. Lüfterflügeln (9) aus einem Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit versehen sind.

5. Schaltbare, dauermagnetische Bremse nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelstrombremsscheiben (2) mit in radialer Richtung verlaufenden Nuten (26) versehen sind, die Verankerungsstege (27) aufweisen derart, daß die Nuten einen T- oder schwalbenschwanzförmigen Querschnitt besitzen, in die die einen entsprechenden Querschnitt auf­ weisenden Enden (28) der Kühlrippen (9) eingreifen.

6. Schaltbare, dauermagnetische Bremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der in die Nuten (26) der Wirbelstrombremsscheiben (2) eingeschobenen Kühlrippen (9) durch Andrücken der Verankerungsstege (27) erfolgt.