DE3602612A1

DE3602612A1 - Elektrische bremse

Info

Publication number: DE3602612A1
Application number: DE19863602612
Authority: DE
Inventors: Gérard Paris Dancygier; André St. Gratien Marandet
Original assignee: Labavia SGE Bois D'arcy; Labavia SGE SARL
Current assignee: Safran Electrical and Power SAS
Priority date: 1985-02-11
Filing date: 1986-01-29
Publication date: 1986-08-21
Also published as: GB2171852B; SE8600579L; GB8603073D0; MX160333A; JPS61236359A; PT81983B; AT395922B; ATA32286A; GB2171852A; PT81983A; FR2577357B1; IT8609327A0; DE3602612C2; CH665316A5; NL8600170A; BE904212A; SE8600579D0; CA1257320A; FR2577357A1; IT1204020B

Description

DR.-ING. ULRICH KNOBLAUCH _ 3 _ _{?7 T}__{n 19}o_fi

6OOO FRANKFURT/MAIN 1, DEN ' ' · JdTl. -i»ÖO

K:H

PATENTANWALT kjhhornshofwel, 10

"ELEFON :0β9)5β30 JO 'ELEGRA^M KNOF-T -ELEX. 4 ι- Β77 KNOFV O

Labavia S.G.E., 78390 Bois d'Arcy, France Elektrische Bremse

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Bremse, insbesondere eine Wirbelstrombremse.

IV Unter diesen Bremsen bezieht sich die Erfindung besonders auf eine Bremse, die direkt an einem Gehäuse einer Transmissionseinrichtung eines Kraftfahrzeugs angebracht ist, z.B. am Achsgehäuse oder Getriebegehäuse des Fahrzeugs, einen als Induktor bzw. induzierend wirkenden, ringförmigen Stator, der freitragend (einseitig gelagert) am be-

IC treffenden Gehäuse mittels eines Gestells in Form einer durchbrochenen Glocke angebracht ist, und einen Rotor mit zwei Scheiben aus ferromagnetischem Material aufweist, in denen elektrische Ströme induziert werden und die den Stator einrahmen und beide durch eine mittlere Platte getragen werden, die ihrerseits freitragend auf einem aus dem Gehäuse austretenden Wellenstumpf befestigt ist, wobei jede Platte mittels eines Kranzes aus Ventilationsflügel bildenden Armen einteilig mit einem Tragring verbunden ist, der an der Platte befestigt ist, und wobei die Platte ihrerseits an dem Anschlußflansch eines Kardangelenks auf einer Seite angekoppelt ist, die derjenigen axial gegenüber liegt, auf der sich der Wellenstumpf befindet.

-A-

Insbesondere bezieht sie sich auf diejenigen der betrachteten Bremsen, bei denen der ringförmige induzierende Stator durch einen Kranz aus einer geraden Anzahl von Spulen gebildet ist, deren Achsen parallel zur Achse der Bremse verlaufen und die durch einen transversalen, weitgehend ringförmigen Flansch getragen werden, wobei jede Spule einen drehzylindrischen Kern aus magnetischem Material, der den Flansch durchsetzt, und eine aus elektrischem Draht gebildete Wicklung aufweist, die den Kern umgibt, und wobei die Spulen einen Kranz aus Magnetpolen mit von Pol zu Pol wechselnder Polarität gegenüber jeder der Scheiben, in denen die Ströme induziert werden sollen, bilden und die benachbarten Spulen seitlich nur durch ein kleines Spiel bzw. einen kleinen Spalt getrennt sind, um ein gegenseitiges Verklemmen bei der Montage zu vermeiden und eine minimale Durchlüftung zu gestatten.

Bei solchen Bremsen ist man besonders daran interessiert, daß durch ihre Montage an dem Gehäuse der Transmissionseinrichtung und auf dem erwähnten Wellenstumpf der axiale Abstand zwischen diesen Elementen und dem Kardangelenk möglichst wenig verlängert wird und daß sie ein möglichst hohes Bremsmoment bei gegebenem Gewicht (gegebener Masse) und gegebenem Raumbedarf bzw. gegebenen Außenabmessungen erzeugen.

Bekannte Bremsen dieser Art haben acht induzierende Spulen.

Bezeichnet man mit

A den Umkreisdurchmesser des Spulenkranzes, wobei dieser Durchmesser nahezu gleich dem Gesamtdurchmesser der Bremse ist, mit

B den Inkreisdurchmesser des Spulenkranzes, wobei dieser Durchmesser nahezu gleich dem Durchmesser des mittleren Loches im Statorflansch ist, und mit

R das Verhältnis A/B,

dann ist dieses Verhältnis R bei einer gattungsgemäßen Bremse mit acht Spulen größer als zwei und im allgemeinen etwa gleich 2,15 bis 2,20.

Wenn bei diesen Verhältnissen die "Weite" oder die horizontale Querabmessung des für die Bremse in dem Fahrzeug zur Verfugung stehenden Raumes, der beispielsweise durch die beiden Gelenkträger des Fahrgestells des Fahrzeugs begrenzt ist, gleich A ist, dann läßt sich im Inneren des Stators dieser Bremse kein Rotor unterbringen, bei dem die aus Tragring und Befestigungsplatte gebildete mittlere Anordnung einen Außendurchmesser C aufweist, der größer als A/2 ist.

Ferner ist der Durchmesser C unmittelbar abhängig von dem durch die Transmissionswelle des Fahrzeugs und damit dem zwischen dem Motor und den Fahrzeugrädern durch diese Welle zu übertragenden Antriebs- und Bremsmoment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Durchmesser der zu übertragenden Elemente und damit die durch diese Elemente übertragbaren Drehmomente bei gegebener Gesamtbreite der Bremse zu vergrößern.

Zu diesem Zweck wird die gerade Anzahl der Spulen der gattungsgemäßen Bremse größer als acht und vorzugsweise gleich zehn gewählt, d. h. bei einer Bremse, bei der insbesondere die Spulen seitlich nahezu miteinander in

Berührung stehen und der Durchmesser des mittleren Loches in dem Statorflansch mindestens gleich dem des Inkreisdurchmessers des Spulenkranzes ist.

Unter diesen Bedingungen ist das Verhältnis R kleiner als 2 und etwa gleich 1,85.

Bei einer Bremse, deren Spulen gleichmäßig um die Achse der Bremse verteilt angeordnet sind, ist vorzugsweise dafür gesorgt, daß der Spulenkranz auf jeder Seite der erwähnten Achse durch zwei vertikal übereinander angeordnete Spulen seitlich begrenzt und der Statorflansch seitlich durch zwei vertikale Seiten begrenzt ist, welche die Spulen paarweise nahezu tangieren.

Ferner kann dafür gesorgt sein, daß der Statorflansch eine sechseckige Außenkontur mit abgerundeten Ecken aufweist, die außer den beiden vertikalen Seiten vier schräge Seiten aufweist, die eine oben und unten zu äußerst liegende Spule des Spulenkranzes und eine dieser zu äußerst liegenden Spule benachbarte Spule nahezu tangieren.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnung bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Teils einer bekannten

elektrischen Bremse,
30

Fig. 2 in einer ähnlichen Ansicht einen Teil einer erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen Bremse und

Fig. 3 den Axialschnitt III-III nach Fig. 2.

In allen Fällen wird am Ausgang eines Achs- oder Getriebegehäuses eines Kraftfahrzeugs eine Wirbelstrombremse mit horizontaler oder weitgehend horizontaler Achse X angebracht, die aufweist:
5

- Einen induzierenden Stator 1 mit einem weitgehend ringförmigen Flansch 2, der einen Kranz aus einer geraden Anzahl 2n von Spulen 3 trägt, die so angeordnet sind, daß ihre Enden eine ringförmige Folge ebener Magnetpole mit von Pol zu Pol wechselnder Polarität bilden,

- und einen Rotor, in dem Ströme induziert werden, mit zwei ringförmigen Scheiben 4 aus ferromagnetischem Material, die den Stator axial einrahmen und jeweils an einer Folge der Pole des Stators vorbeilaufen, von der sie durch ein geringes Spiel oder einen engen Luftspalt getrennt sind.

Der Flansch 2 wird durch das Gehäuse mittels eines Gestells in Form einer (nicht dargestellten) durchbrochenen Glocke getragen.

Er hat seinerseits in seiner Mitte ein durchgehendes kreisförmiges Loch 5 mit verhältnismäßig großem Durchmesser D und in seinem Rand 2n kleinere durchgehende Löcher zur Aufnahme jeweils eines Kerns 6 in Anlage an dem betreffenden Loch, der zusammen mit einer den Kern umgebenden Wicklung 7 aus elektrischem Draht eine Spule 3 bildet.

Die Kerne 6 sind vorzugsweise durch Polschuhe 8 abgeschlossen, die an den axial äußeren Enden der Kerne angebracht sind und die Magnetpole bilden.

Die Spulen 3 sind jeweils so bemessen und angeordnet, daß sie seitlich voneinander durch enge Spalte i getrennt sind, deren Breite einige Millimeter beträgt und etwa zwischen 2 und 5 Millimeter liegt, so daß einerseits bei der Montage ein Zusammenstoßen der Spulen verhindert wird und andererseits eine minimale Ventilation zwischen den Spulen möglich ist.

Der Durchmesser A des Umkreises der Spulen 3 bzw. des Spulenkranzes ist etwa gleich der Gesamtbreite L der Bremse, die gleich der Gesamtbreite des Flansches 2 ist, der seinerseits über seinen Umfang durch einen umgebogenen Verstärkungs- und Schutzrand 12 begrenzt ist.

Der Inkreisdurchmesser B des Spulenkranzes ist etwa gleich dem Durchmesser D des Loches 5 und im allgemeinen etwas kleiner als der Durchmesser D.

Die beiden Scheiben 4 sind jeweils mit einem Ring 9 durch einen Kranz aus Ventilatorflügel bildenden Armen 10 verbunden (von denen zur Vereinfachung der Zeichnung nur einer in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist), und die beiden Ringe 9 sind am Rande einer mittleren Platte 11 angeschraubt, die ihrerseits fest mit dem aus dem Gehäuse austretenden (nicht dargestellten) Wellenstumpf verbunden ist.

Der Außendurchmesser C des aus den Ringen 9 und der mittleren Platte 11 zusammengesetzten rotierenden Teils muß immer kleiner als der Inkreisdurchmesser B des Spulenkranzes sein.

Bei der bekannten Bremse nach Fig. 1 sind acht Spulen vorgesehen.

Das Verhältnis R von Umkreisdurchmesser A zu Inkreisdurchmesser B ist hierbei verhältnismäßig groß, d. h. größer als 2, und liegt im allgemeinen zwischen 2,15 und 2,20.
5

Bei dieser Ausbildung ist es nicht möglich, den Durchmesser C größer als L/2 zu wählen.

Da der Durchmesser E der Transmissionswelle des Fahrzeugs IC und das durch die Welle maximal übertragbare Drehmoment unmittelbar mit dem Durchmesser C zusammenhängt (direkt proportional zu diesem ist), stößt man hier an eine Grenze, die sich bei bestimmten Konstruktionen als hinderlich erweist, bei denen das Höchstmaß L fest vorgegeben ist, z. B. durch den Abstand zwischen den Längsträgern des Fahrgestells des Fahrzeugs, wenn die Bremse zwischen diesen Längsträgern angeordnet werden soll.

Um dieses Problem zu lösen, wird die gerade Anzahl der Spulen 3 erfindungsgemäß größer als acht gewählt.

Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Anzahl gleich zehn, was der Bildung eines Kranzes aus zehn Magnetpolen gegenüber jeder Rotorscheibe 4 entspricht.

Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, daß es dadurch möglich ist, bei vorgegebener Querabmessung und axialer Länge der Bremse ein mindestens ebenso hohes Bremsmoment wie bei einer Ausführung mit acht Spulen bei gleichzeitig merklicher Vergrößerung der Durchmesser B und D und damit des Durchmessers C zu erzielen.

Daher sollte das Verhältnis R bei einer Bremse mit zehn Spulen, entsprechend dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, kleiner als 2 sein, vorzugsweise bei etwa 1,85 liegen. Mit anderen Worten, der Durchmesser C, der äusserst nahe bei den Durchmessern B und D liegt, kann künftig, bei ansonsten gleichen Verhältnissen, größer als L/2 sein.

Um die Gesamtbreite L der Bremse so weit wie möglich zu verringern, werden die Spulen des Spulenkranzes gleichmäßig um die Achse X verteilt - so angeordnet, daß auf jeder Seite dieser Achse zwei Spulen vertikal übereinander liegen, d. h. symmetrisch zueinander in Bezug auf eine horizontale Ebene, die durch diese Achse verläuft.

Außerdem ist der Flansch 2, genauer gesagt sein umgebogener Rand 12, horizontal durch zwei vertikale Seiten oder Wände begrenzt, die praktisch tangential zu diesen übereinander angeordneten Spulen verlaufen.

Der gesamte Umfang bzw. die Kontur des Flansches 2 - und damit auch sein umgebogener Rand 12 - hat im wesentlichen die Form eines Sechsecks oder Hexagons mit abgerundeten Ecken, bei dem die erwähnten beiden vertikalen Seiten durch vier schräge Seiten (oder Wände) ergänzt sind, von denen jede weitgehend tangential zu einer der am weitesten oben und unten liegenden Spule 3 und einer zu dieser Spule benachbarten Spule verläuft, wobei diese sechs Seiten durch runde Abschnitte verbunden sind.

Wie die Zeichnung ferner zeigt, ist an jeder Scheibe sowie an dem Ring 9 und den entsprechenden Armen 10 eine ringförmige Felge 13 angeformt, die zusammen mit diesen Armen und dieser Scheibe Kanäle für Kühlluft bildet. In den Ringen 9 sind Bohrungen 14 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben vorgesehen. Und an der mittleren Platte 11 ist der Anschlußflansch 15 des Kardangelenks mittels Schrauben befestigt.

Lediglich zur Veranschaulichung sei erwähnt, daß bei einer Bremse, die bei Kälte ein Bremsmoment von 170 mkg erzeugen kann und eine Gesamtbreite L von 520 mm aufweist, durch die erfindungsgemäße Verwendung von zehn statt acht Spulen eine Vergrößerung des Durchmessers B von 240 auf 280 mm ermöglicht worden ist, wobei sich auch das Verhältnis R von 2,18 auf 1,48 verringert hat und sich die Außendurchmesser der Wicklungen ihrerseits von 140 auf 120 mm verringert haben. Diese Abwandlung hat eine Vergrößerung des Durchmessers E des Flansches 15 von 180 auf 220 mm und damit bei einer Bremse von 170 mkg die Verwendung eines Kardanantriebs ermöglicht, der normalerweise für Bremsen mit 250 mkg vorgesehen ist.

Nach Vorstehendem erhält man daher, unabhängig von der jeweils gewählten Ausführungsform, eine elektrische Bremse, die gegenüber herkömmlichen elektrischen Bremsen zahlreiche Vorteile hat, insbesondere folgende:

- Sie gestattet die Verwendung einer Transmissionswelle und von Kardantrieben mit größerem Durchmesser bei vorgegebener Gesamtbreite der Bremse, und

- ihre spezifische Leistung ist wesentlich größer, etwa um zehn Prozent, wenn man von acht auf zehn Pole bei vorgegebener Gesamtbreite übergeht, und dies ohne den elektrischen Gesamtenergieverbrauch zu erhöhen.

Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele liegen im Rahmen der Erfindung. Insbesondere ist es möglich, zwölf Spulen zu wählen.

Claims

Patent ansp ruche

Am Gehäuse einer Transmissionseinrichtung eines Fahrzeugs angebrachte elektrische Bremse mit einem einen Induktor bildenden ringförmigen Stator (1), der freitragend an dem Gehäuse angebracht ist, wobei der Stator einen Kranz aus einer geradzahligen Anzahl zur Bremsenachse achsparalleler Spulen (3) aufweist, die von einem weitgehend ringförmigen transversalen Flansch (2) getragen werden und jeweils einen drehzylindrischen, den Flansch durchsetzenden Kern (6) aus magnetischem Material und eine den Kern umgebende Wicklung (7) aus elektrischem Draht aufweisen, die benachbarten Spulen seitlich durch ein kleines Spiel (i) voneinander getrennt sind und der Flansch von einem mittleren Loch (5) durchsetzt ist, dessen Durchmesser (D) mindestens gleich dem Inkreisdurchmesser (B) des Spulenkranzes ist, und mit einem Rotor, der zwei Scheiben (4) aus ferromagnetischem Material aufweist, in denen Ströme induziert werden und die den Stator einrahmen und beide durch eine mittlere Platte

(11) getragen werden, die ihrerseits freitragend auf einem aus dem Gehäuse austretenden WeI lensturnpf befestigt ist, wobei jede Scheibe mit einem an der Platte befestigten Stützring (9) durch einen Kranz aus Venti-

BAD

lationsflügel bildenden Armen (10) einteilig verbunden ist und die Platte ihrerseits an einem Anschlußflansch eines Kardangelenks auf einer Seite angekoppelt ist, die derjenigen Seite axial gegenüber liegt, auf der sich der Wellenstumpf befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Spulen (3) größer als acht und das Verhältnis von Umkreisdurchmesser (A) zu Inkreisdurchmesser (B) des Spulenkranzes kleiner als zwei ist.
10
2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Spulen (3) gleich zehn ist.
3. Bremse nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Spulen (3) gleichmäßig um die Achse (X) der Bremse verteilt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkranz auf jeder Seite der erwähnten Achse durch zwei vertikal übereinander angeordnete Spulen seitlich begrenzt und der Statorflansch (2) seitlich durch zwei vertikale Seiten begrenzt ist, welche diese Spulen paarweise nahezu tangieren.
4. Bremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Statorflansch (2) eine sechseckige Außenkontur mit abgerundeten Ecken aufweist, die außer den beiden vertikalen Seiten vier schräge Seiten aufweist, die jeweils eine oben und unten zu äußerst liegende Spule des Spulenkranzes und eine dieser zu äußerst liegenden Spule benachbarte Spule nahezu tangieren.