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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Wirbelstrom-Bremsgerät zur Unterstützung einer
Reibungsbremse bei einem Fahrzeug und insbesondere auf ein Wirbelstrom-Bremsgerät, das sich
auf einfache Weise herstellen läßt und mit
einem Führungsrohr zum
Schutz von Magneten versehen ist.
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Bei
einem herkömmlichen
Wirbelstrom-Bremsgerät,
das mit einem oder mehreren Rohren zur Abstützung der Magnete versehen
ist, muß eine
vergleichsweise dicke (etwa 10 bis 16 mm dicke) Magnetplatte (eine
ferromagnetische Platte) bei einem Führungsrohr verwendet werden,
das aus einem nichtmagnetischen Werkstoff gebildet ist und die Magnetabstützrohre
aufnehmen soll, um so zu verhindern, daß ein Magnetfluß von den
Magneten (einem Dauermagneten; das gleiche gilt auch im Folgenden)
nach außen
austritt. Um dies zu erreichen, wird in den Korpus des Führungsrohres,
der aus Aluminium gebildet ist, eine Magnetplatte eingegossen, oder
mit Hilfe einer Formpresse wird das Führungsrohr aus einer Edelstahlplatte
als nichtmagnetischem Material gebildet, woraufhin Magnetplatten
(ferromagnetische Platten, Polstücke)
in eine Anzahl von Öffnungen,
die in dem Führungsrohr
vorgesehen sind, eingepaßt
und durch Schweißen
damit verbunden werden. Bei dem ersteren Verfahren besteht eine Schwierigkeit
hinsichtlich der Fertigung, während
die Ausbeute bzw. der zur Verfügung
stehende prozentuale Anteil eines Aluminiumgußprodukts als Führungsrohr
gering ist. Außerdem
ist die Verbindungskraft zwischen der Magnetplatte und dem Aluminiumkörper als
Führungsrohr
bei dem älteren
Verfahren so schwach, daß in
dem freien Raum ein Imprägniermaterial
oder dergleichen eingefüllt
wird. Des weiteren steigen die Kosten wegen eines Bearbeitungszuschlags
beträchtlich,
wenn die außenliegende
periphere Fläche
des Führungsrohres
gegenüber
der innenliegenden peripheren Fläche
der Bremstrommel und die innenliegende Umfangsfläche gegenüber den Magneten des Magnetabstützrohres
einer maschinellen Bearbeitung zur Glättung unterzogen werden. Beim
letzteren Verfahren ist es ebenfalls schwierig, die Herstellungskosten
zu senken, da die Magnetplatten mit dem Führungsrohr verschweißt sind.
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Die
veröffentlichte
europäische
Patentanmeldung EP-A-0 860 934 offenbart ein Gerät, das die im Anspruch 1 genannten
Merkmale aufweist.
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Angesichts
der vorstehend umrissenen Probleme liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ein Wirbelstrom-Bremsgerät zu schaffen, das in der Herstellung
einfach und kostengünstig
ist, und bei welchem ein Führungsrohr
aus Edelstahl hergestellt ist, ein Teil, welcher ein Magnetplatte
entspricht, belassen wird und ein nichtmagnetischer bzw. schwach
magnetischer Abschnitt durch Wärmebehandlung
gebildet wird.
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Zur
Lösung
der vorstehend genannten Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Wirbelstrom-Bremsgerät gemäß dem unabhängigen Anspruch
1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den darauf rückbezogenen Ansprüchen definiert.
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Dabei
wird aus einem nahtlosen Stahlrohr, das aus Martensit-Edelstahl
mit einer Wandungsstärke
von 10 bis 16 mm als magnetischem Material oder einem Stahlrohr,
das aus der Stahlplatte durch Walzformen geformt ist, ein außenliegendes
Führungsrohr
zum Abdecken eines Rohres zur Abstützung von Magneten gebildet.
Die Abschnitte, die den Magneten des außenliegenden Führungsrohres
gegenüberliegen
(Abschnitte, welche der Magnetplatte entsprechen), werden als Magnetmaterial
belassen, und Abschnitte, die den Magneten nicht gegenüberliegen (Abschnitte,
welche einem freien Raum zwischen den Magneten gegenüberstehen),
werden dabei örtlich
begrenzt rasch von einem Zustand, in dem sie auf eine hohe Temperatur
von 88 bis 1350 °C
erwärmt
sind (in einem teilweisen Lösungszustand), zum
nichtmagnetischen Zustand bzw. schwachmagnetischen Zustand heruntergekühlt, um
so einen nichtmagnetischen bzw. schwachmagnetischen Abschnitt zu
bilden, so daß das
von den Magneten ausgehende Magnetfeld tatsächlich ohne magnetischen Kurzschluß im außenliegenden
Führungsrohr
während
des Bremsvorgangs an der Bremstrommel ankommt. Der Edelstahl als
magnetisches Material enthält
zum Beispiel 13 Chrom (Cr)-Edelstahl, 17 Chrom (CR)-Ferrit-Edelstahl
und dergleichen.
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Außerdem wird
das aus Edelstahl als magnetischem Material hergestellte Stahlrohr
so ausgeschnitten, daß ein
außenliegendes
Führungsrohr
so gebildet wird, daß dicke
Abschnitte (Magnetplatten, Stärke
von 10 bis 16 mm) gegenüber
den Magneten und dünne
Abschnitte, die den Magneten nicht gegenüberliegen, in Umfangsrichtung
abwechselnd angeordnet sind. Werden die Eigenschaften von Edelstahl
als magnetischem Material genutzt, so werden die dünnen Abschnitte,
die den Magneten nicht gegenüberliegen,
auf einen hohen Temperaturwert von mehr als 800° (in teilweise gelöstem Zustand)
erwärmt
und anschließend
zur Bildung einer nichtmagnetischen bzw. schwachmagnetischen austenitischen
Phase rasch abgekühlt.
Da die dikken Abschnitte die Eigenschaften eines magnetischen Werkstoffs
beibehalten und die dünnen
Abschnitte zu einem nichtmagnetischen oder schwach magnetischen
Material geformt werden, ist es möglich, die Funktionsweise und
den Effekt zu erzielen, die ähnlich
den Werten bei einem herkömmlichen
außenliegenden
Führungsrohr
sind, während
der Prozentsatz, zu dem qualitativ unzulängliche Artikel auftreten,
gering ist und das Gewicht bei der Herstellung in günstiger
Weise gesenkt wird.
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Anstelle
der maschinellen Herausarbeitung der dünnen Abschnitte aus den dicken
Platten aus Edelstahl, bei dem es sich um einen magnetischen Werkstoff
handelt, als Führungsrohr
kann alternativ auch ein Verfahren herangezogen werden, bei dem dicke
Abschnitte aus magnetischen Platten gegenüber Magneten und dünne Abschnitte,
die Magneten nicht gegenüberstehen,
durch Gießen
oder Schmieden an einem Rohr aus Edelstahl als magnetischem Werkstoff
angeformt und dann die dünnen
Abschnitte auf einen hohen Temperaturwert von mehr als 800 °C (in einem
Zustand der teilweisen Lösung)
erwärmt und
anschließend
rasch zu einer nichtmagnetischen bzw. schwachmagnetischen austenitischen
Phase abgekühlt
werden.
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1 zeigt
eine geschnittene Vorderansicht eines Wirbelstrom-Bremsgeräts, bei
welchem die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt.
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2 ist
eine geschnittene Seitenansicht, welche Hauptteile des Wirbelstrom-Bremsgeräts darstellt.
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3 ist
eine geschnittene Seitenansicht mit der Darstellung eines teilweise
modifizierten Ausführungsbeispiels
des Wirbelstrom-Bremsgeräts.
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4 ist
eine geschnittene Seitenansicht mit der Darstellung eines teilweise
modifizierten Ausführungsbeispiels
des Wirbelstrom-Bremsgeräts.
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5 zeigt
eine Seitenansicht im Schnitt mit der Darstellung eines teilweise
modifizierten Ausführungsbeispiels
des Wirbelstrom-Bremsgeräts.
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6 zeigt
eine Seitenansicht im Schnitt mit der Darstellung eines Wirbelstrom-Bremsgeräts entsprechend
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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7 zeigt
eine geschnittene Seitenansicht mit der Darstellung eines teilweise
modifizierten Ausführungsbeispiels
des Wirbelstrom-Bremsgeräts
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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8 zeigt
eine Seitenansicht im Schnitt mit der Darstellung eines Wirbelstrom-Bremsgeräts der anderen
Art, bei welchem die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt.
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9 ist
eine Seitenansicht im Schnitt mit der Darstellung eines Bremszustands
des in 8 dargestellten Wirbelstrom-Bremsgeräts.
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10 zeigt
ein teilweise modifiziertes Ausführungsbeispiel
des Wirbelstrom-Bremsgeräts
in geschnittener Seitenansicht.
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11 zeigt
ein teilweise modifiziertes Ausführungsbeispiel
des Wirbelstrom-Bremsgeräts
in geschnittener Seitenansicht
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12 ist
eine geschnittene Seitenansicht eines teilweise modifizierten Ausführungsbeispiels des
Wirbelstrom-Bremsgeräts.
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13 zeigt
ein Wirbelstrom-Bremsgerät gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in geschnittener Seitenansicht.
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14 ist
eine geschnittene Seitenansicht eines Wirbelstrom-Bremsgeräts gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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15 zeigt
eine andere Art eines Wirbelstrom-Bremsgeräts, bei dem die vorliegende
Erfindung zum Einsatz kommt, in geschnittener Seitenansicht.
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16 zeigt
eine Vorderansicht im Schnitt einer anderen Art eines Wirbelstrom-Bremsgeräts, bei
welcher die vorliegende Erfindung eingesetzt wird.
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17 zeigt
ein Wirbelstrom-Bremsgerät gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in geschnittener Vorderansicht.
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18 zeigt
das in 17 dargestellte Wirbelstrom-Bremsgerät in geschnittener
Seitenansicht.
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19 zeigt
eine Seitenansicht im Schnitt eines teilweise modifizierten Ausführungsbeispiels
des Wirbelstrom-Bremsgeräts.
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20 zeigt
ein teilweise modifiziertes Ausführungsbeispiel
des Wirbelstrom-Bremsgeräts
in geschnittener Seitenansicht.
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21 zeigt
das Wirbelstrom-Bremsgerät gemäß einem
teilweise modifizierten Ausführungsbeispiel
in geschnittener Seitenansicht.
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22 zeigt
eine Seitenansicht im Schnitt eines teilweise modifizierten Ausführungsbeispiels
des Wirbelstrom-Bremsgeräts.
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Gemäß der Darstellung
in 1 sind beispielsweise bei dem Wirbelstrom-Bremsgerät ein Flansch 5a eines
erhabenen Bereichs 5 einer Bremstrommel 8 und
eine Stirnwandplatte einer Bremstrommel 4 einer Feststellbremse
zusammen an einem Befestigungsflansch 3 fest angebracht,
der in einer drehbaren Abtriebswelle 2 eines Schaltgetriebes in
einem Fahrzeug mit Hilfe einer Vielzahl von Schraubenbolzen 6 und
Muttern über
Keilwellen aufgepaßt
ist. Ein Basisendbereich bzw. ein Bereich am rechten Ende der Bremstrommel 8,
der mit einer Reihe von Kühlrippen 9 in
seiner außenliegenden
peripheren Fläche
versehen ist, ist dabei durch Schweißen oder mit einer ähnlichen
Technik mit den am weitesten außenliegenden
Enden einer Reihe von Stützarmen 7 verbunden,
die radial von dem erhabenen Bereich 5 aus nach außen vorstehen.
Ein ringförmiges
Element bzw. eine ringförmige
Platte 10, das bzw. die aus einem gut leitenden Werkstoff
wie Kupfer gebildet ist, ist mit der Stirnwandfläche eines Abschnitts mit offenem
Ende bzw. einem Abschnitt am linken Ende der Bremstrommel 8 verbunden,
und ein ringförmiges
Teil bzw. eine ringförmige
Platte 11, die integral mit der ringförmigen Platte 10 ausgebildet
ist, ist mit dem Abschnitt am linken Ende verbunden, der einer magnetischen
Platte (einem Polstück) 41 der innenliegenden
peripheren Fläche
der Bremstrommel 8 nicht gegenüber liegt. Ein ähnliches
ringförmiges
Teil bzw. eine ringförmige
Platte 12 ist auch mit dem Bereich am rechten Ende verbunden,
das der Magnetplatte 4 der innenliegenden Umfangsfläche der
Bremstrommel 8 nicht gegenüberliegt. Die ringförmigen Platten 10 bis 12 rufen
einen Wirbelstrom hervor, der durch die Bremstrommel 8 fließt und sich dann
in axialer Richtung ausbreitet, um so das Bremsdrehmoment zu erhöhen.
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Die
Bremstrommel 8 ist in ihrem Inneren mit einem Führungsrohr 21 versehen,
das einen (im Querschnitt) rechteckigen, hohlen Abschnitt aufweist.
Das Führungsrohr 21 weist
einen rohrförmigen und
(im Querschnitt) L-förmigen
Abschnitt mit einer Seitenwandung 23 und einem innenliegenden
Führungsrohr 23 auf,
das aus einem nichtmagnetischen Werkstoff hergestellt ist, ferner
eine ringförmige
Platte bzw. eine Seitenwandung 24a, die aus einem nichtmagnetischen
Werkstoff hergestellt ist, und ein außenliegendes Führungsrohr 22,
welches aus einem 13-Chrom-Edelstahl gebildet ist, wobei die gegenüberliegenden
Randbereiche 20 des außenliegenden
Führungsrohres 22 vorzugsweise
radial nach innen gebogen sind. Die Seitenwandung 24a ist
mit dem innenliegenden Führungsrohr 23 mit
Hilfe einer Vielzahl von Schraubenbolzen verbunden; das außenliegende
Führungsrohr 22 ist
an seinen gegenüberliegenden
Randbereichen 20 an den Seitenwandungen 24, 24a mit
Hilfe einer Vielzahl von Schraubenbolzen befestigt.
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An
dem außenliegenden
Führungsrohr 22 ist integral
eine Reihe dicker Abschnitt 41 und dünner Abschnitte 41a ausgebildet,
welche der Magnetplatte entsprechen und gegen die innenliegende
Umfangsfläche
der aus Edelstahl aus magnetischem Werkstoff, beispielsweise 13-Chrom(Cr)_Edelstahl,
hergestellten Bremstrommel 8 anliegen, wobei die dicken Abschnitte 41 und
die dünnen
Abschnitte 41a abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet
sind. Genauer gesagt ist gemäß der Darstellung
in 2 die außenliegende
Umfangswandung des außenliegenden
Führungsrohres 22 so
ausgeschnitten, daß die dünnen Abschnitte 41a gebildet
und dabei die dicken Abschnitte (die Abschnitte, welcher der Magnetplatte (dem
Polstück) 41 entsprechen) belassen
werden, welche eine festgelegte Abmessung in Umfangsrichtung in
dem außenliegenden
Führungsrohr 22 mit festgelegter
Stärke
aufweisen. Jeder dünne
Abschnitt 41a wird auf eine Temperatur über 800 °C erwärmt und dann rasch auf eine
nichtmagnetische bzw. schwach magnetische austenitische Phase abgekühlt. Vorzugsweise
ist an dem dünnen
Abschnitt 41a eine (im Querschnitt) U-förmige Versteifungsplatte 51 befestigt,
welche aus einem nichtmagnetischen Werkstoff hergestellt ist. Statt
der maschinellen Herausarbeitung der dünnen Abschnitte 41a aus dem
außenliegenden
Führungsrohr 22 ist
es statt dessen auch möglich,
mit einem Verfahren zu arbeiten, bei dem eine Reihe dicker Abschnitte 41 und dünner Abschnitte 41a integral
beispielsweise durch Gießen
oder Schmieden eines 13-Chrom-Edelstahls als magnetischem Werkstoff
ausgebildet werden. Die Abmessung des dicken Abschnitts 41 in
Umfangsrichtung wird länger
gehalten als die Abmessung des dünnen
Abschnitts 41a. Die dicken Abschnitte 41 sind
in Umfangsrichtung in gleich beabstandeter Beziehung angeordnet.
Mit anderen Worten wird ein Bereich der Außenfläche des dicken Abschnitts 41 schmaler
ausgebildet als der Bereich der Innenfläche.
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Der
hohle Abschnitt des Führungsrohres 21 nimmt
in seinem Inneren ein bewegliches Rohr 25 zur Abstützung von
Magneten auf, das aus einem magnetischen Werkstoff gefertigt ist,
und ein unbewegliches Rohr 26 zur Abstützung von Magneten. Das bewegliche
Rohr 25 zur Abstützung
von Magneten ist über
ein Lager 25a auf dem innenliegenden Führungsrohr 23 in beide
Richtungen drehbar abgestützt,
während
das Rohr 26 zur Abstützung
von Magneten mittels Schraubenbolzen oder dergleichen an dem innenliegenden
Führungsrohr 23 befestigt
ist. Eine Reihe von Magneten 15, 16 gegenüber den
dicken Abschnitten 41 ist mit den außenliegenden Umfangsflächen der
Rohre 25, 26 zur Abstützung von Magneten in einer
in Umfangsrichtung gleich beabstandeten Beziehung so verbunden,
daß die
Polarisierungen gegenüber
den dicken Abschnitten 41 abwechselnd in Umfangsrichtung
unterschiedlich sind.
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Bei
einem mit Flüssigkeitsdruck
beaufschlagten Betätigungselement 31,
welches das bewegliche Rohr 25 zur Magnetabstützung in
beide Richtungen umkehrbar in Drehung versetzt, ist ein Kolben 33 in
einem Zylinder 32 eingepaßt, welcher integral mit der
Seitenwandung 24 so ausgebildet ist, daß er beide Abschlußkammern
definiert, während das äußere Ende
einer Stange, die sich von dem Kolben 33 aus erstreckt,
mit einem Arm 34 verbunden ist, der sich über einen
Schlitz 35 in der Seitenwandung 24 von dem Rohr 25 zur
Magnetabstützung
aus nach außen
erstreckt.
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Bei
dem vorstehend genannten Wirbelstrom-Bremsgerät befinden sich zu dem Zeitpunkt, zu
dem nicht gebremst wird, die Polarisierungen der Magnete 15 des
Rohres 25 zur Abstützung
der Magnete und die Magnete 16 auf dem Rohr 26 zur
Magnetabstützung,
das axial zu den dicken Abschnitten 41 ausgerichtet ist,
in einem Zustand, in dem sie einander entgegengesetzt sind; dabei
wird gemäß der Darstellung
in 1 zwischen den Rohren 25, 26 zur Magnetabstützung und
den dicken Abschnitten 41 ein magnetischer Kurzschlußkreis z
gebildet. Da dementsprechend die Magnetfelder der Magnete 15, 16 die
Bremstrommel 8 nicht erreichen, wird in der Bremstrommel 8 kein
Bremsdrehmoment aufgebaut. Zu dem Zeitpunkt, zu dem gebremst wird
und das Rohr 25 zur Abstützung der Magnete von dem mit Flüssigkeitsdruck
arbeitenden Betätigungselement 31 um
eine Schrittweite in der Anordnung der Magnete 15 gedreht
wurde, werden die Polarisierungen der Magnete 15, 16 des
axial zu dem gemeinsamen dicken Abschnitt 41 angeordneten
Rohres 25, 26 zur Abstützung der Magnete gleich. Wenn
dementsprechend die umlaufende Bremstrommel 8 durch die
von den Magneten 15, 16 ausgehenden Magnetfelder hindurchgeht,
tritt in der Bremstrommel 8 das auf dem Wirbelstrom aufbauende
Bremsdrehmoment auf. Gleichzeitig wird zwischen der Bremstrommel 8 und
den Rohren 25, 26 zur Abstützung der Magnete der Magnetkreis 2 aufgebaut,
wie dies in 2 dargestellt ist.
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Da
der Magnetkreis w allerdings tatsächlich eine Form annimmt, in
der er während
der schnellen Drehung der Bremstrommel 8 in die Drehrichtung
gezogen wird, die durch den Pfeil x an der Bremstrommel 8 angezeigt
ist, sollte vorzugsweise die Form der Seite (im Querschnitt) des
dicken Abschnitts 41 so gestaltet werden, wie dies in 3 im
mittleren Drehbereich der Bremstrommel 8 dargestellt ist,
und nicht im Rechteck, und er sollte vorzugsweise im schnellen Drehbereich
der Bremstrommel 8 die Form annehmen, wie sie in 4 und 5 dargestellt
ist, was im folgenden noch erläutert
wird.
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Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der außenliegende
Umfangsabschnitt der vorderen Stirnfläche 48 (d.h, der Stirnfläche, die
in Drehrichtung der Bremstrommel 8 vorn liegt) des dicken
Abschnitts 41 so ausgeschnitten, daß er eine schräge Fläche 48a bildet;
in ähnlicher
Weise ist der außenliegende
Umfangsabschnitt der rückwärtigen Stirnfläche 49 des
dicken Abschnitts 41 so ausgeschnitten, daß er eine
schräge
Fläche 49a bildet.
Der Magnetfluß aus
dem Magneten 15, 16 läßt sich durch den dicken Abschnitt 41 des
außenliegenden
Führungsrohres 22 ziehen
(d.h, die Dichte des Magnetflusses kann erhöht werden) und zur Bremstrommel 8 führen, um
so das Bremsdrehmoment zu erhöhen. Bei
dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel stehen die vordere
Stirnfläche 48 und
die rückwärtige Stirnfläche 49 des
dicken Abschnitts 41 in der mit dem Pfeil x bezeich neten
Drehrichtung schräg,
um so ein Parallelogramm zu bilden, wodurch der Magnetfluß aus den
Magneten 15, 16 bei schneller Drehung der Bremstrommel 8 in
den vorderen Abschlußbereich
(d.h. in Drehrichtung der Bremstrommel 8) des dicken Abschnitts 41 gezogen
werden kann. Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der rückwärtige halbe
Abschnitt der Außenfläche 46 des dikken
Abschnitts 41 so ausgeschnitten, daß dort ein Absatz 46a gebildet
wird; hierbei kann der von den Magneten 15, 16 bei
schneller Drehung der Bremstrommel 8 noch weiter in den
vorderen Abschlußbereich
des dicken Abschnitts 41 hineingezogen werden und die Bremstrommel 8 erreichen.
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Gemäß der Darstellung
in 2 sind die Magnete 15 auf die außenliegende
Umfangsfläche
des Rohres 25 zur Magnetabstützung aufgesetzt und ist die
Halterung 29 zwischen den Magneten 15, die in Umfangsrichtung
einander benachbart sind, eingesetzt, wobei die Halterung 29 auf
den auf der vorderen und rückwärtigen Abschlußwandung
der Magneten 15 ausgebildeten Absatz aufgesetzt und mittels Schraubenbolzen 28 auf
dem Rohr 25 zur Magnetabstützung befestigt ist. Die Magnete 16 sind
in ähnlicher
Weise mit dem Rohr 26 zur Magnetabstützung verbunden.
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Bei
dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist umgekehrt
zu den in 3 bis 5 dargestellten
Ausführungsbeispielen
auf der innenliegenden Umfangsfläche
des außenliegenden
Führungsrohres 22 ein
dicker Abschnitt 41 vorgesehen, während in der innenliegenden
Umfangsfläche
des außenliegenden
Führungsrohres 22 eine
Nut ausgebildet ist, und zwischen dem dicken Abschnitt 41 und dem
dicken Abschnitt 41 ein dünner Abschnitt 41a ausgebildet
ist. Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist zwischen der außenliegenden Umfangsfläche und
der innenliegenden Umfangsfläche
des außenliegenden
Führungsrohres 22 ein
dünner
Abschnitt 41a vorgesehen.
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Auch
wenn bei den zuvor dargestellten Ausführungsbeispielen das bewegliche
Rohr 25 zur Abstützung
der Magnete und das unbewegliche Rohr 26 zur Magnetabstützung in
dem hohlen Abschnitt des Führungsrohres 21 untergebracht
sind, ist festzustellen, daß die
vorliegende Erfindung bei einem Wirbelstrom-Bremsgerät eingesetzt
werden kann, bei dem nur das bewegliche Rohr 25 zur Magnetabstützung in dem
hohlen Abschnitt des Führungsrohres 21 aufgenommen
ist. Gemäß der Darstellung
in 8 werden die dünnen
Abschnitte 41a des außenliegenden
Führungsrohres 22,
das aus Edelstahl als magnetischem Werkstoff gebildet ist, in einen
Zustand mit hoher Temperatur von mehr als 800 °C erwärmt (Zustand der teilweisen
Lösung)
und anschließend
rasch in eine nichtmagnetische bzw. schwach magnetische austenitische
Phase abgekühlt.
An der außenliegenden
Umfangsfläche
des Rohres 25 zur Magnetabstützung erfolgt die Verbindung
in der Weise, daß zwei
Magnete 15 dem dicken Abschnitt 41 gegenüberliegen
und daß die
Polarisierungen der beiden Magnete 15 gegenüber dem
dicken Abschnitt 41 abwechselnd unterschiedlich sind. Zum
Zeitpunkt der Abbremsung stehen zwei Magnete 15 mit unterschiedlicher
Polarisierung, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, den dicken
Abschnitten 411 gegenüber
und liegen zwischen den gemeinsamen dicken Abschnitten und dem Rohr 25 zur
Magnetabstützung der
Magnetkreis z mit Kurzschluß gegenüber, wie dies
in 8 dargestellt ist, während kein Magnetfeld die Bremstrommel 8 erreicht.
Zum Zeitpunkt der Abbremsung, wenn sich das Rohr 25 zur
Magnetabstützung
um eine Schrittweite in der Anordnung der Magnete 15 gedreht
hat, liegt zwischen der Bremstrommel 8 und dem Rohr 25 zur
Magnetabstützung 25 der Magnetkreis
w vor, wie dies in 9 dargestellt ist, während in
der Bremstrommel das Bremsdrehmoment vorliegt.
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Gemäß der Darstellung
in 10 bis 12 kann
bei dem außenliegenden
Führungsrohr 22,
das aus Edelstahl als magnetischem Werkstoff gebildet ist, die Querschnittsform
der Seite des dicken Abschnitts 41 in ähnlicher Weise wie bei den
in 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen
entsprechend der Drehgeschwindigkeit verändert werden, mit der in der
Regel bei der Bremstrommel 8 gearbeitet wird. Außerdem können auf
dem außenliegenden
peripheren Abschnitt des außenliegenden Führungsrohres 22 in
der in 13 dargestellten Weise die dünnen Abschnitte 41a des
außenliegenden
Führungsrohres 22,
die auf eine hohe Temperatur von mehr als 800 °C (teilweise Lösung) erwärmt und
anschließend
rasch auf eine nichtmagnetische bzw. schwach magnetische austenitische
Phase abgekühlt
werden, vorgesehen sein oder zwischen dem außenliegenden peripheren Abschnitt
und dem innenliegenden peripheren Abschnitt ausgebildet sein, wie
dies in 14 dargestellt ist.
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Bei
dem in 15 zu erkennenden Ausführungsbeispiel
ist nur das bewegliche Rohr 25 zur Abstützung der Magnete in dem hohlen
Abschnitt des Führungsrohres 21 aufgenommen,
während
die Magnete 15, die den dicken Abschnitten 41 gegenüberstehen,
wobei die Polarisierungen der Magnete in Umfangsrichtung abwechselnd
unterschiedlich sind, mit der außenliegenden Umfangsfläche des
Rohres 25 zur Magnetabstützung verbunden sind. Zu dem Zeitpunkt,
zu dem gebremst wird, wird das Rohr 25 zur Abstützung der
Magnete um eine halbe Schrittweite bei der Anordnung der Magnete 15 aus
der gleichen zugehörigen
Position gedreht, die in 2 dargestellt ist, das heißt, eine
Bremsstellung, in welcher die Magnete 15 vollständig den
dicken Abschnitten 41 gegenüberstehen und zwei Magnete 15 von unterschiedlicher
Polarisierung, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, teilweise
einem gemeinsamen dicken Abschnitt 41 gegenüberstehen.
Dann bildet sich zwischen dem Rohr 25 zur Magnetabstützung, welches
die Innenflächen
und Außenflächen der
beiden Magnete hält,
und den dicken Abschnitten 41 ein Kurzschluß-Magnetkreis
z aus, während
kein Magnetfeld die Bremstrommel 8 erreicht.
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Entsprechend
der Darstellung in 16 kann die vorliegende Erfindung
auch bei einem Wirbelstrom-Bremsgerät von der Art, bei welcher
das Rohr 25 zur Magnetabstützung zwischen der Bremsposition
mit Einziehen in die Bremstrommel 8 durch das mit Flüssigkeitsdruck
beaufschlagte Betätigungselement
und der Nicht-Bremstrommel mit Herausziehen aus der Bremstrommel 8 umgeschaltet wird,
verwendet werden. Das Führungsrohr 21 wird aus
einem (im Querschnitt) rechteckförmigen
hohlen Abschnitt 21a aus einem außenliegenden Führungsrohr 19 gebildet,
das aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt ist, sowie
einer Seitenwandung 24, einem innenliegenden Führungsrohr 23,
das aus einem nichtmagnetischen Werkstoff besteht, einem außenliegenden
Führungsrohr 22 aus
Edelstahl als magnetischem Werkstoff und einer Seitenwandung 24a aus
nichtmagnetischem Werkstoff. Eine Reihe magnetischer Platten bzw.
dicker Abschnitte 41 sind in einer in Umfangsrichtung gleich
beabstandeten Beziehung in der innenliegenden Umfangsfläche des außenliegenden
Führungsrohres 22 ausgebildet;
dabei wird ein dünner
Abschnitt 41a zwischen den dicken Abschnitten 41 auf
eine hohe Temperatur über 800 °C (mit einem
teilweisen Lösungszustand)
erwärmt
und anschließend
rasch zu einer nichtmagnetischen oder schwachmagnetischen Phase
abgekühlt.
Das Rohr 25 zur Magnetabstützung für die Verbindung der den dicken
Abschnitten 41 gegenüberstehenden
Magnete 15 ist in dem hohlen Abschnitt 21a untergebracht.
Das Rohr 25 für
die Abstützung der
Magnete stützt
sich auf dem innenliegenden Führungsrohr
in der Weise ab, daß es
sich entlang dem innenliegenden Füh rungsrohr 23 hin
und her bewegt. Eine Stange 34a erstreckt sich von dem
Kolben 33 des mit Flüssigkeitsdruck
beaufschlagten Betätigungselement 31 aus
durch die Seitenwandung 24 hindurch zu dem hohlen Abschnitt 21a und
ist mit dem Rohr 25 zur Abstützung der Magnete verbunden.
Das mit Flüssigkeitsdruck
beaufschlagte Betätigungselement 31 unterscheidet
sich von dem in 16 dargestellten dadurch, daß der Zylinder 32 axial
zur Bremstrommel 8 angeordnet und daß die Stirnwandung mit der
Seitenwandung 24 verbunden ist. Die Bremstrommel 8 ist ähnlich der
in 12 dargestellten ausgebildet. Wenn bei nicht betätigter Bremse
das Rohr 25 zur Magnetabstützung aus der in 16 dargestellten
Bremsposition in eine Stellung außerhalb der Bremstrommel 8 herausgezogen ist,
bildet sich zwischen dem außenliegenden
Führungsrohr 19 und
dem Rohr 25 zur Abstützung
der Magnete ein Kurzschluß-Magnetkreis,
während
kein Magnetfeld die Bremstrommel 8 erreicht.
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Bei
den in 17 bis 22 dargestellten Ausführungsbeispielen
ist das außenliegende
Führungsrohr 22 aus
einem Stahlrohr gefertigt, das durch Walzformen und Schweißen einer
Platte aus martensitischem Edelstahl oder ferritischem Edelstahl
als magnetischem Werkstoff mit einer Dicke von etwa 10 bis 16 mm
oder auch aus einem nahtlosen Stahlrohr oder einem Rohr aus ferritischem
Edelstahl als magnetischem Werkstoff mit einer Stärke von
etwa 10 bis 16 mm erzeugt wird. Gemäß der Darstellung in 17 ist
vorzugsweise das außenliegende
Führungsrohr 22 mit
einer Vielzahl (hier nicht dargestellter) Schraubenbolzen zwischen
der Seitenwandung 24 und der Seitenwandung 24a des
aus einem nichtmagnetischen Werkstoff wie Aluminium hergestellten Führungsrohres 21 verbunden.
Weitere Ausbildungen bei dem Wirbelstrom-Bremsgerät sind ähnlich wie
die Maßnahmen,
die in 1 dargestellt sind. Entsprechend der Abbildung
in 18 ist das außenlie gende
Führungsrohr 22 aus
einem Rohr aus Edelstahl als magnetischem Werkstoff mit gleichmäßiger Dicke
gebildet, während
den Magneten 15, 16 gegenüberstehende magnetische Abschnitte 41 als magnetisches
Material belassen werden und Abschnitte 41b, die den Magneten 15, 16 nicht
gegenüberstehen
(ein Abschnitt steht einem freien Raum zwischen den Magneten gegenüber) örtlich begrenzt auf
eine hohe Temperatur von 800 bis 1.350 °C (Zustand der teilweisen Lösung) erwärmt und
anschließend
rasch in den nichtmagnetischen oder schwachmagnetischen austenitischen
Zustand abgekühlt werden.
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Um
die Rundheit des außenliegenden
Führungsrohres 22 zu
erhalten, wird das außenliegende Führungsrohr 22 endbearbeitet
und anschließend
mit einer Beschichtung versehen, um Rostansatz zu verhindern. Vorzugsweise
ist in der Außenfläche des nichtmagnetischen
bzw. schwachmagnetischen Abschnitts 41b des außenliegenden
Führungsrohres 22 eine
Vertiefung bzw. Nut ausgebildet, um so den magnetischen Abschnitt 41 und
den nichtmagnetischen bzw. schwachmagnetischen Abschnitt 41b sichtbar zu
machen. Die Außenfläche 46 des
magnetischen Abschnitts 41 ist mit einer kleineren Fläche bzw.
mit einer Abmessung in Umfangsrichtung ausgebildet als die Innenfläche 47 gegenüber den
Magneten 15, 16. Mit anderen Worten ist ein Seitenabschnitt
des magnetischen Bereichs 41 trapezförmig ausgebildet, um so die
Dichte des Magnetflusses von den Magneten 15, 16 aus
zur Bremstrommel 8 zu erhöhen und so das Bremsdrehmoment
zu verstärken.
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Bei
dem in 19 dargestellten Ausführungsbeispiel
neigt der Magnetkreis w, der sich zwischen der Bremstrommel 8 und
den Rohren 25, 26 zur Abstützung der Magnete befindet,
dann, wenn gebremst wird, in dem sich mit hoher Geschwindigkeit
drehenden Bereich der Bremstrommel 8 dazu, in die durch
den Pfeil x der Bremstrommel 8 an gegebene Drehrichtung
zu fließen;
mit anderen Worten konzentriert sich die Dichte des Magnetflusses
von den Magneten 15, 16 aus zur Bremstrommel 8 hin
leicht am vorderen Endabschnitt des Magnetabschnittes 41,
und deshalb ist die rückwärtige Stirnfläche 49 des magnetischen
Abschnitts 41 in Drehrichtung der Bremstrommel 8 schräg gestellt.
Entsprechend der Darstellung in 20 ist
die vordere Stirnfläche 48 des
magnetischen Abschnitts 41 ebenfalls vorzugsweise leicht
in Drehrichtung (Pfeil x) der Bremstrommel 8 schräggestellt.
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Bei
den in 17 bis 22 dargestellten Ausführungsbeispielen
wird das außenliegende
Führungsrohr 22 aus
Edelstahl-Rohrmaterial, dessen Dicke gleich bleibt und das als magnetischer
Werkstoff verwendet wird, einer Wärmebehandlung unterzogen, um
so den nichtmagnetischen Abschnitt bzw. den schwachmagnetischen
Abschnitt 41b und den magnetischen Abschnitt 41 zu
bilden. Deshalb tritt weniger stark eine wärmebedingte Verzerrung auf, die
durch die Wärmebehandlung
des außenliegenden
Führungsrohres 22 verursacht
wird, während sich
die Verarbeitungseigenschaften des nichtmagnetischen bzw. schwachmagnetischen
Abschnitts 41b verbessern, wodurch sich die maschinelle
Bearbeitung der Nute 44 und 44a vereinfacht. Die
Maßgenauigkeit
der innen- und außenliegenden
Umfangsflächen
des außenliegenden
Führungsrohres 22 ist
im Vergleich zu den Fällen
hervorragend, in denen der dünne
Abschnitt einer Wärmebehandlung dann
unterzogen wird, nachdem das außenliegende Führungsrohr 22 zuvor
mit dem dicken Abschnitt und dem dünnen Abschnitt ausgebildet
wurde.
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Da
das außenliegende
Führungsrohr 22 aus einem
rohrförmigen
Element herausgearbeitet werden kann, das aus einfachem Edelstahl
gefertigt wurde, lassen sich bei den Produktionskosten erhebliche Einsparungen
erzielen.
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Das
außenliegende
Führungsrohr 22 wird mit
dem nichtmagnetischen bzw. schwachmagnetischen Abschnitt 41b ausgebildet,
wodurch das von den Magneten 15, 16 ausgehende
Magnetfeld effektiv an der Bremstrommel 8 ankommt, ohne
daß bei Abbremsung
ein Kurzschluß am
außenliegenden Führungsrohr 22 auftritt.
Insbesondere ist diese Ausbildung günstig, um ein Streuen der Magnetkraft
zu verhindern, da der nichtmagnetische bzw. schwachmagnetische Abschnitt 41b auf
dem außenliegenden Führungsrohr 22 durch
die Wärmebehandlung
nicht vollständig
unmagnetisch wird, sondern schwachmagnetisch bleibt, wenn der nichtmagnetische
bzw. schwachmagnetische Abschnitt 41b mit der Nut 44 bzw. 44a versehen
ist, um so die Stärke
des nichtmagnetischen bzw. schwachmagnetischen Abschnitts 41b dünn zu halten.
-
Wie
vorstehend bereits beschrieben wurde, ist erfindungsgemäß ein Wirbelstrom-Bremsgerät nach Anspruch
1 vorgesehen. Deshalb ist die Verarbeitung des Führungsrohres einfach. Außerdem verbessert
sich dabei im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem die magnetische
Platte in das aus Aluminium oder dergleichen gebildete und außenliegende Führungsrohr
gegossen ist, die Ausbeute, während die
Bearbeitungskosten gesenkt werden können und das Gerät in günstiger
Weise ein geringes Gewicht besitzt.
-
Ein
Bereich der Außenfläche des
magnetischen Abschnitts gegenüber
der innenliegenden Umfangsfläche
der Bremstrommel ist schmaler als die Innenfläche des magnetischen Abschnitts
gegenüber dem
Magneten auf dem Rohr zur Abstützung
der Magnete, wodurch sich die Dichte des Magnetflusses von den Magneten
aus zur Bremstrommel erhöht
und das Bremsdrehmoment zunimmt.
-
Eine
ringförmige
Platte, die aus einem gut leitenden Werkstoff wie zum Beispiel Kupfer
gebildet ist, ist mit mindestens einem Ende der innenliegenden Umfangsfläche der
Bremstrommel verbunden, das dem außenliegenden Führungsrohr
nicht gegenüber
liegt, wodurch der Wirbelstrom, der durch die Bremstrommel fließt, sich
axial ausbreitet, um so das Bremsdrehmoment zu erhöhen.
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- u
- magnetischer
Kurzschlußkreis
mit Streuung
- w
- Magnetkreis
- x
- Pfeil
- z
- magnetischer
Kurzschlußkreis
- 2
- drehbare
Welle
- 3
- Befestigungsflansch
- 4
- Bremstrommel
- 5
- erhabener
Bereich
- 5a
- Flansch
- 6
- Schraubenbolzen
- 7
- Stützarme bzw.
Speichen
- 8
- Bremstrommel
- 9
- Kühlrippe
- 10
- ringförmige Platte
aus gut leitendem Werkstoff
- 11
- ringförmige Platte
aus gut leitendem Werkstoff
- 12
- ringförmige Platte
aus gut leitendem Werkstoff
- 15
- Magnet
- 15a
- Absatz
- 16
- Magnet
- 19
- außenliegendes
Führungsrohr
- 20
- gegenüberliegender
Randbereich
- 21
- Führungsrohr
- 21a
- hohler
Abschnitt
- 22
- außenliegendes
Führungsrohr
- 23
- innenliegendes
Führungsrohr
- 24
- Seitenwandung
- 24a
- Seitenwandung
- 25
- Rohr
zur Abstützung
von Magneten
- 25a
- Lager
- 26
- Rohr
zur Abstützung
von Magneten
- 28
- Schraubenbolzen
- 29
- Halterung
- 31
- mit
Flüssigkeitsdruck
beaufschlagtes Betätigungs
-
- element
- 32
- Zylinder
- 33
- Kolben
- 34
- Arm
- 34a
- Stange
- 35
- Schlitz
- 41
- dicker
Abschnitt (magnetischer Abschnitt)
- 41a
- dünner Abschnitt
(nichtmagnetischer bzw. schwach
-
- magnetischer
Abschnitt)
- 41b
- nichtmagnetischer
bzw. schwachmagnetischer Ab
-
- schnitt
- 44
- Nut
- 44a
- Nut
- 46
- außenliegende
Fläche
- 46a
- Absatz
- 47
- innenliegende
Fläche
- 48
- vordere
Stirnfläche
- 48a
- schräge Fläche
- 49
- rückwärtige Stirnfläche
- 49a
- schräge Fläche
- 51
- Verstärkungsplatte