DE3730983C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheibenbremsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher ist bekannt durch die US-PS 44 10 819.

Bei einem mit einer elektromagnetischen Scheibenbremse versehen Elektromotor werden während des Gebrauchs der Elektromotor, die Scheibenbremse und die zur Scheibenbremse gehörende elektromagnetische Spule erwärmt, so daß eine Kühlung notwendig ist.

Die genannte US-PS zeigt einen Scheibenbremsmotor mit einem Lüftungssystem für die genannten Wärme entwickelnden Teile. Die Umwälzung der Kühlluft erfolgt mit Hilfe von Lüfterflügeln in Form von Radialrippen, die an der Bremscheibe ausgebildet sind. Bei Drehung der Bremsscheibe wird Luft durch den Motorraum hindurch durch eine Axialöffnung in der Nabe der Bremsscheibe angesaugt. Diese Luft tritt durch die Lüfterflügel hindurch an der Reibfläche der Bremse vorbei und tritt dann um den Außenumfang des Bremsmagneten herum durch eine Luftausblasöffnung aus dem Motorgehäuse hinaus.

Bei dieser bekannten Konstruktion nach der US-PS 44 10 819 kommt die Kühlluft bereits erwärmt durch die Abwärme des Elektromotors zu der Bremsscheibe mit Reibfläche und zu dem Bremsmagneten. Die Kühlwirkung an diesen letzteren Teilen ist damit eingeschränkt. Dies mag bei dem Scheibenbremsmotor nach der US-Patentschrift akzeptabel sein, der für eine Nähmaschine vorgesehen ist und bei dem somit keine großen Bremskräfte auftreten und die Wärmeentwicklung gering ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Scheibenbremsmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art die Bremse in konstruktiv einfacher Weise leistungsfähiger zu machen.

Diese Aufgabe wird mit einem Lüftungssystem verwirklicht, wie es bei dem durch Anspruch 1 gekennzeichneten Scheibenbremsmotor vorgesehen ist. Eine Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch beschrieben.

Bei dem erfindungsgemäßen, an einem Scheibenbremsmotor ausgebildeten Lüftersystem umströmt die Kühlluft als erstes, d. h. solange sie noch kühl ist und die volle Kühlwirkung entfalten kann, die besonders kritischen Wärme entwickelnden Teile. Dies sind die Bremserregerwicklung und die Reibflächen. Damit wird der Vorteil erreicht, daß alle Wärme erzeugenden Teile wirksam gekühlt werden und durch die Reibung entstehender Abrieb wirksam mit der ausgeblasenen Luft abgeführt wird. Ein weiterer Vorteil besteht in der einfachen Konstruktion, für die nur wenige Bauelemente erforderlich sind.

Aus der DE 30 40 980 A1 ist zwar, wie beim Patentgegenstand, ein Luftleitgehäuse vorgesehen, dieses leitet jedoch lediglich in konventioneller Weise die von einem Gebläse geförderte Luft über die Gehäuseoberfläche des Elektromotors. Sowohl die Erregerwicklung des Bremsmagneten als auch die Reibflächen liegen dagegen nicht im Kühlluftstrom.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaf­ ten Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Scheibenbremsmotors;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Scheibenbremsmotors mit eingezeichneten Pfeilen der Luftströmung und Kennzeichnungen der Wärme­ strömung;

Fig. 3 eine Ansicht des Scheibenbremsmotors gemäß Fig. 1 vom Scheibenbremsenende im Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1 gesehen.

Der Scheibenbremsmotor weist einen Elektromotor 1 mit einer Abschirmung oder Haube 20, Klauen 15 und Kühlrip­ pen 28 sowie einem Luftleitgehäuse 14 und einer Scheiben­ bremse 2 auf, deren Hauptbauelemente mit 3 bis 8 be­ zeichnet sind. Die Hauptbauelemente des Scheibenbrems­ motors sind eine Motorwelle 17, ein Rotor, ein Stator sowie ein Statorrahmen 19 mit Kühlrippen 9, an dessen Ende die Haube 20 des Motors mit Klauen abgestützt ist. In die Klauen 15 der Motorabschirmung ist axial ein Rahmen 5b eingeschoben, an dem eine Reibplatte 8b befe­ stigt ist. Klauen oder Vertiefungen im Umfang der Reib­ platte 8b treten mit den Klauen 15 der Haube 20 des Mo­ tors in Eingriff und sichern den Rahmen 5b der Reib­ platte 8b drehfest gegenüber der Haube 20. Der Rahmen der Reibplatte ruht auf einer Stirnfläche 16 der Haube. Außerdem ist der Rahmen 5b der Reibplatte mit einer Öffnung versehen, die größer ist als die Motorwelle 17, die sich durch diese Öffnung hindurch erstreckt. In Richtung von der Reibplatte 8b nach außen ist auf der Motorwelle 17 ein axial bewegliches, gußeisernes Brems­ rad 7 angebracht, welches gemeinsam mit der Welle um­ läuft. Als Richtung nach außen ist hier die Richtung von der Stirnfläche 16 der Motorabschirmung zur Schei­ benbremse zu verstehen. An der Außenfläche des Brems­ rades 7 stützt sich eine Reibplatte 8a ab, die mit einem ihr zugeordneten Rahmen 5a verspannt ist. Der Rah­ men 5a der Reibplatte ist in axialer Richtung beweglich auf den Klauen der Haube 20 des Motors ähnlich wie der Rahmen 5b der anderen Reibplatte angebracht.

Die Rahmen 5a und 5b der Reibplatten sind an ihrem Außenumfang ähnlich, und zwischen ihnen wirkt eine ge­ ringe Federkraft, die die Rahmen voneinander wegschiebt. Im mittleren Bereich ist der Rahmen 5a der Reibplatte mit einem großen oder mehreren kleinen Löchern verse­ hen, durch die die nötige Luftmenge zum Kühlen hindurch­ fließen kann. Der Rahmen 5a der Reibplatte dient allein oder gemeinsam mit ähnlichen Platten als Ankerplatte 5c eines Elektromagneten 4. Außerhalb der Ankerplatte 5c ist ein dünner nichtmagnetischer Ring 18 vorgesehen, der keine Klauen an seinem Außenumfang hat und dessen Durchmesser so gewählt ist, daß der Ring leicht in An­ lage an der Außenseite der Ankerplatte 5c angebracht werden kann. Der Außendurchmesser des Ringes 18 ist etwas kleiner als der von den Klauen 15 der Haube be­ grenzte Innendurchmesser. Der Elektromagnet 4 ist zwi­ schen der Ankerplatte 5c und einer Stützplatte 3 ange­ ordnet und ruht auf den Klauen 15 der Haube oder der Stützplatte 3. Die Ankerplatte 5c, der Elektromagnet 4 und die Stützplatte 3 haben jeweils im mittleren Teil eine große oder mehrere kleine Öffnungen von beliebiger Gestalt, durch die die nötige Luftmenge zum Kühlen fließen kann.

Der Elektromagnet ist mit Führungsöffnungen 21 für Fe­ dern 6 versehen, die eine Vorspannkraft auf die Bremse ausüben und in diesen Öffnungen entweder am Rahmen des Elektromagneten oder an der Stützplatte 3 abgestützt sind. Die Federn 6 drängen die Ankerplatte 5c axial zum Bremsrad 7. An der Stelle, an der die Federn wirksam sind, ist der dünne, nichtmagnetische Ring 18 zwischen der Ankerplatte 5c und den Federn 6 angeordnet. Sein Innendurchmesser ist mindestens um so viel kleiner als sein Außendurchmesser als es dem Durchmesser der Federn 6 entspricht. Es ist am vorteilhaftesten, wenn der Unter­ schied zwischen dem äußeren Radius des Ringes 18 und dem inneren Radius etwas größer ist als der Durchmesser der Federn 6. Die Stützplatte 3 ist an der Haube 20 des Motors oder an den Klauen 15 an der Haube beispielsweise mittels Schrauben angebracht.

Das Luftleitgehäuse 14 ist außerhalb der Klauen 14 der Haube des Motors befestigt, um den vom Bremsrad 7 er­ zeugten Luftstrom auf die Rippen des Motors zu leiten. Die zylindrische Fläche des Bremsrades ist mit Luft­ strömungsöffnungen versehen, die beispielsweise ent­ sprechend dem Abstand radialer Trennleisten 10, welche mit Flanschen 11, 12 verbunden sind, bestimmt sind. Der innere Flansch 12 des Bremsrades ist an der Nabe des Bremsrades fest angebracht, welche das Drehmoment auf die Motorwelle 17 überträgt. Die Nabe des Bremsrades bildet gemeinsam mit dem Flansch 12 einen im wesentli­ chen einteiligen Rahmen für das Gebläse. Die Trennlei­ sten 10 dienen als Flügel des Gebläses und tragen gleichzeitig den Flansch 11. In der Mitte des Flansches 11 ist entweder ein großes Loch oder mehrere kleine Lö­ cher 13 vorgesehen, die den nötigen Saugluftstrom er­ zeugen. Die Außenflächen der Flansche 11 und 12 wirken zusammen mit den Reibflächen 8a und 8b, denen sie ange­ paßt sind.

Ein Bremsmoment wird erzeugt, wenn die Federkraft die Rahmen 5a und 5b mit den entsprechenden, an ihnen befe­ stigten Reibflächen 8a und 8b gegen die Flansche 11 und 12 des Bremsrades 7 drängt. Über die Nabe des Bremsrades wird das Drehmoment an die Motorwelle 17 übertragen und von den Rahmen 5a und 5b der Reibplatten an die Klauen 15 der Haube des Motors. Das Bremsmoment ist wirksam, solange der Elektromagnet 4 nicht erregt ist. Wenn der Magnet erregt wird, hört das Bremsmoment zu wirken auf, denn der Elektromagnet 4 zieht die Ankerplatte 5c an und verhindert damit, daß die Federkraft auf die Reib­ flächen 8a und 8b wirkt.

Wenn der Motor umläuft, dreht sich das Bremsrad 7 zu­ sammen mit der Motorwelle 17, wobei das Bremsrad auf­ grund seiner Konstruktion einen Luftstrom 22 erzeugt, der axial durch die Stützplatte 3, den Elektromagneten 4, die Ankerplatte 5c, den Rahmen 5a der Reibplatte sowie durch die Luftlöcher im mittleren Bereich des Flansches 11 des Bremsrades in das Bremsrad 7 strömt. Von dort fließt die Luft, geführt durch das Luftleitgehäuse 14 weiter zwischen den Trennleisten 10, den Flanschen 11 und 12 sowie den Klauen 15 der Haube des Motors hin­ durch auf die Kühlrippen 9 des Elektromotors 1.

In dem Scheibenbremsmotor sind die Kühlung erfordernden Wärmeenergiequellen hauptsächlich der Elektromotor, die beim Bremsen erwärmten Reibflächen sowie der Elektro­ magnet. Der größte Teil der Wärmeenergie 23 des Elektro­ magneten 4 gelangt in den Kühlluftstrom, der die Ober­ fläche des Elektromagneten berührt. Ähnlich geht der größte Teil der Bremsenergie der Reibflächen 8a und 8b in Form von Wärme 24 durch die dünnen Flansche 11 und 12 hindurch in die vorbeifließende Kühlluft. Vom Elek­ tromotor 1 strömt die Wärme teilweise als Abwärme 25 des Läufers durch die Motorwelle 17 und die Nabe des Bremsrades 7 sowie durch den Flansch 12 in die Kühlluft und in ihren hauptsächlichen Teilen 26 und 27 durch die Haube 20 des Motors und den Statorrahmen 19 in die vorbeifließende Kühlluft. Durch die Blaswirkung der Scheibenbremsenkonstruktion werden von den Reibflächen abgelöste Abriebteilchen gemeinsam mit der kräftigen Luftströmung ausgeblasen.

Es liegt auf der Hand, daß die Erfindung nicht auf das hier beschriebene Beispiel beschränkt ist, sondern in­ nerhalb des Rahmens der Ansprüche abgeändert werden kann. So kann z. B. die Bremse gemäß der Erfindung als Sicherheitsbremse dienen. In diesem Fall bleibt die Vorspannkraft, die das Bremsmoment erzeugt, ständig be­ stehen und wird beispielsweise durch Federkraft, Schwer­ kraft oder einen Permanentmagneten erzeugt. Der Elek­ tromagnet dient dann zum Lösen der Bremse, indem er die wirksame Vorspannkraft aufhebt. Die Vorspannkraft der Bremse kann auch mit einem Elektromagneten erzeugt werden. In diesem Fall ist die Regulierung der Vor­ spannkraft einfach, und die Bremse kann in verschiede­ nen gesteuerten Antrieben verwendet werden, beispiels­ weise um eine konstante Drehgeschwindigkeit aufrechtzu­ erhalten, eine beliebige Beschleunigung oder Verlangsa­ mung zu erzeugen und dgl. Bei Verwendung als kontinuier­ lich gesteuerter Antrieb macht es die Kühlung des Bremsmagneten möglich, den Magneten in kleineren Abmessungen vorzusehen. Darüberhinaus wird die Reib­ fläche gekühlt.

Claims (2)

1. Scheibenbremsmotor mit einem Elektromotor (1), einem Bremsmagneten (4), mindestens einer Reibfläche (8) und einer beim Bremsen mit der Reibfläche in Berührung stehenden Bremsscheibe (7), sowie mit Lüfterflügeln an der Bremsscheibe und einer Luftansaugöffnung zum axialen Einsaugen von Kühlluft durch die Lüfterflügel hindurch an der Reibfläche vorbei und durch eine Luftausblasöffnung aus dem Motorgehäuse hinaus, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich teilweise über den Elektromotor (1) erstreckendes Luftleitgehäuse (14) die Scheibenbremse (2) umgibt, welches die Luft so leitet, daß sie tangential zur Oberfläche des Bremsmagneten (14) und axial zur Motorlängsachse eingesaugt wird und daß die aus den Lüfterflügeln der Bremsscheibe austretende Luft auf die Gehäuseoberfläche des Elektromotors (1) strömt.

2. Scheibenbremsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe (7) von zwei durch Trennleisten (10) verbundenen Flanschen (11, 12) gebildet ist, welche Trennleisten (10) sich im wesentlichen in radialer Richtung erstrecken und die Lüfterflügel bilden, wobei einer der Flansche (11) mit einem großen oder einer Vielzahl kleiner Löcher (13) für den Eintritt von Luft versehen ist.