DE69104261T2

DE69104261T2 - Wirbelstrombremse.

Info

Publication number: DE69104261T2
Application number: DE69104261T
Authority: DE
Inventors: Tohru Kuwahara
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1990-04-28
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 1995-03-23
Anticipated expiration: 2011-04-19
Also published as: DE69104261D1; US5145038A; EP0456017A3; JPH07118901B2; JPH0412659A; EP0456017B1; EP0456017A2

Description

--Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verzögerer vom Wirbelstromtyp für ein Fahrzeug, und im besonderen einen Verzögerer, der einen Permanentmagneten als eine magnetische Quelle hat.
Ein Verzögerer, der Wirbelstrom verwendet, ist allgemein als ein Hilfsbremssystem für ein Fahrzeug bekannt, um ein sicheres Bremsen sicherzustellen. Ein solcher Verzögerer ist im besonderen brauchbar, wenn das Fahrzeug z.B. auf einer langen Abwärtsfahrt fährt, da eine Hauptbremse (Fußbremse) manchmal nicht genug ist, um eine genügende und sichere Verzögerung sicherzustellen.
Ein typischer Verzögerer umfaßt einen Rotor, der auf einem Drehelement (generell einer Antriebswelle oder einer Welle, die sich von einem Getriebe erstreckt) angebracht ist, welches sich mit den Rädern dreht, und eine magnetische Quelle (Elektromagneten oder Permanentmagneten), die auf einem stationären Element (generell einem Rahmen des Fahrzeugs) angebracht ist. Wirbelstrom wird durch eine Relativgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der magnetischen Quelle und dem Rotor erzeugt, und der Wirbelstrom erzeugt eine Bremskraft an dem Drehelement.
Figur 7 der beigefügten Zeichnungen zeigt einen Verzögerer (x) vom Wirbelstromtyp, der dem vorliegenden Zessionar gehört (Japanische Patentanmeldung Nr. 1-218499 und noch nicht veröffentlicht). Dieser Verzögerer verwendet Permanentmagneten als die magnetische Quelle. Wie dargestellt, erstreckt sich eine Ausgangswelle (a) von der Rückseite eines Getriebegehäuses (c) aus, und ein hohler, trommelförmiger Rotor (b) ist auf der Ausgangswelle (a) angebracht. Permanentmagneten (d) erstrecken sich in dem Rotor (b). Die Magnete (d) sind indirekt auf dem Getriebegehäuse (c) angebracht. Jeder Magnet (d) ist in einer Axialrichtung des trommelförmigen Rotors (b) oder einer Axialrichtung der Welle (a) bewegbar. Mit anderen Worten bedeutet das, daß jeder Magnet (d) sich dem Rotor (b) annähern und den Rotor (b) verlassen kann. Die Permanentmagnete (d) sind in gewissen Intervallen auf einem Trägerring (e) derart angeordnet, daß die Magnete (d) der Innenwand des Rotors (b) in der Umfangsrichtung des Rotors (b) zugewandt sind. Die Pole der Magneten (d) sind in der Richtung, in der sie angeordnet sind, umgekehrt, das heißt, wenn ein N-Pol von einem Magnet der Innenwand des Rotors (b) zugewandt ist, ist ein S-Pol des benachbarten Magnets der Innenwand zugewandt.
Wenn der Verzögerer (x) betrieben wird, um die Bremskraft auf das Fahrzeug anzuwenden, wird der Trägerring (e) mittels eines Stellantriebs (f), wie einem Luftzylinder, in Figur 7 nach rechts bewegt, wie durch die ausgezogene Linie in der Darstellung angedeutet ist. Infolgedessen nähern sich die Permanentmagnete (d) dem Rotor (b) an. Dann werden Magnetkreise zwischen je zwei benachbarten Magneten (d) auf den stationären Teil (e) und dem sich drehenden Teil (b) gebildet, und Wirbelstrom fließt in der Innenwand des Rotors (b). Der Wirbelstrom erlegt die Bremskraft der Ausgangswelle (a) auf, und das Fahrzeug wird verzögert.
Wenn die Bremse ausgekuppelt wird, werden der Trägerring (e) oder die Magnete (d) mittels des Stellantriebs (f) in Figur 7 nach links bewegt, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Infolgedessen verlassen die Magnete (d) den Rotor (b), und die magnetische Verbindung zwischen den Magneten (d) und dem Rotor (b) wird getrennt. In dieser Situation wird keine Bremskraft auf die Ausgangswelle (a) angewandt, da der Wirbelstrom nicht länger in dem Rotor (b) fließt.
Ein anderer Verzögerer (y) vom Wirbelstromtyp ist in Figur 8 veranschaulicht. Dieser Verzögerer wurde aus der Japanischen Patentanmeldung von Sumitomo Metal Co., Ltd. aufgenommen, die am 1. Dezember 1989 mit der Veröffentlichungsnummer 1-298947 veröffentlicht wurde. In diesem Bremssystem ist ein trommelförmiger Rotor (h) auf einer Drehwelle (g) angebracht, und Permanentmagnete (i) sind in dem Rotor (h) positioniert. Die Welle (g) ist mit Rädern (nicht gezeigt) verbunden. Die Magnete (i) sind auf einem Trägerring (j) in vorbestimmten Intervallen angebracht und sind der Innenwand des Rotors (h) zugewandt. Die Magnete (i) sind derart auf dem Trägerring (j) angebracht, daß die Pole der Magnete, welche der Innenwand des Rotors (h) zugewandt sind, abwechselnd umgekehrt sind. Der Trägerring (j) ist auf einem stationären Teil (nicht gezeigt) angebracht. Der Trägerring (j) ist dazu geeignet, sich um eine Welle (g) innerhalb eines gewissen Winkelbereichs zu drehen. Zwischen den Permanentmagneten (i) und dem Rotor (h) sind ferromagnetische Elemente (k) und nichtmagnetische Elemente (l) vorgesehen. Beide Elemente (k) und (l) sind auf dem stationären Teil angebracht. Die ferromagnetischen Elemente (k) sind derart in vorbestimmten Intervallen vorgesehen, daß jedem ferromagnetischen Element (k) wahlweise der entsprechende Permanentmagnet (i) gegenüberliegen kann. Die nichtmagnetischen Elemente (l) befinden sich zwischen je zwei benachbarten ferromagnetischen Elementen (k).
Wenn der Verzögerer (y) betätigt wird, um die Bremskraft auf die Welle (g) anzuwenden, wird der Trägerring (j) in eine Position, wie in Figur 8 gezeigt, gedreht, derart, daß die jeweiligen ferromagnetischen Elemente (k) den entsprechenden Permanentmagneten (i) zugewandt sind. Infolgedessen werden Magnetkreise (m) zwischen dem Rotor (h), je zwei benachbarten ferromagnetischen Elementen (k) und je zwei benachbarten Magneten (i) gebildet. Demgemäß wird Wirbelstrom in der Innenwand des Rotors (h) erzeugt, wenn sich der Rotor (h) dreht, und die Drehung der Welle (g) wird verzögert.
Wenn die Bremskraft ausgekuppelt wird, wird der Trägerring (j) um die Welle (g) zu einer Position gedreht, wie sie in Figur (9) gezeigt ist. Speziell ist es so, daß der Ring (j) in einer derartigen Art und Weise im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn bewegt wird, daß jedes ferromagnetische Element (k) einem Leerraum zwischen den Magneten (i) gegenüberliegt. In diesem Falle liegen, wie dargestellt, die Enden des ferromagnetischen Elements (k) noch den Enden der Magnete (i) gegenüber, da das ferromagnetische Element (k) länger als der Magnet (i) ist. Demgemäß werden eine andere Art von Magnetkreisen (n) zwischen den ferromagnetischen Elementen (k) und den Magneten (i) gebildet. Jedoch ist es in diesem Falle so, daß die Magnetkreise (n) den Rotor (h) nicht erreichen oder durchdringen. Daher wird kein Wirbelstrom in dem Rotor (h) erzeugt. Die ferromagnetischen Elemente (k) dienen als die magnetische Abschirmung in dem Bremsauskupplungsbetrieb.
Unterdessen haben die oben beschriebenen Verzögerer (x) und (y) folgende Nachteile:
In der Bremseinrichtung (x) der Figur 7 erfordert, da die Bremskraft durch die Bewegung der Permanentmagnete (d) in der Axialrichtung des Rotors (b) in dem hohlen Teil des Rotors (b) gesteuert wird, die Bremseinrichtung (x) einen großen Raum (l&sub1;) (die Summe des Raums für die Bewegung der Magnete (d) und des Raums für den Stellantrieb (f)) in der Axialrichtung des Rotors (b), wie in Figur 7 gezeigt ist. Demgemäß hängt der Rotor (b), wenn die Bremseinrichtung (x) auf der Welle (a) angebracht ist, die sich von der Rückseite des Getriebegehäuses (c) her erstreckt, nach einer Antriebswellenverbindungsstelle (p) zu über. Der überhängende Rotor (b) wird ein Hindernis für einen Mechaniker, wenn er die Antriebswelle entfernt und zusammenbaut. Im besonderen erstreckt sich, wenn die Bremseinrichtung auf einem Lastkraftwagen angebracht wird, ein Querteil eines Rahmens des Lastkraftwagens in der Nähe der Bremseinrichtung, so daß das Problem ernsthafter wird.
In der Bremseinrichtung (y) der Figur 8 oder 9 werden die Magnete (i), die auf dem Ring (j) angebracht sind, zum Steuern der Bremskraft um die Welle (g) bewegt. Infolgedessen erfordert die Bremseinrichtung (y) einen kleineren Raum als die Bremseinrichtung (x) der Figur 7. Mit anderen Worten bedeutet das, daß die Bremseinrichtung (y), verglichen mit der Bremseinrichtung (x), kompakt ausgebildet sein kann. Jedoch durchdringen in dem Bremsauskupplungsbetrieb der Bremseinrichtung (y) einige Magnetflüsse von den Magneten (i) die nichtmagnetischen Elemente (l), wie durch die gestrichelte Linie (q) in Figur 9 angedeutet ist, da die nichtmagnetischen Elemente (l) relativ dünn sind. Die Magnetflüsse, welche die nichtferromagnetischen Elemente (l) durchdrungen haben, erreichen den Rotor (h) und bilden Magnetkreise (q) zwischen dem Rotor (h) und den Magneten (i). Infolgedessen fließt selbst in dem Bremsauskupplungsbetrieb ein kleiner Betrag an Wirbelstrom in dem Rotor (h). Mit anderen Worten heißt das, daß eine Magnetismusleckage in dem Bremsauskupplungsbetrieb auftritt. Dieses erniedrigt die Kraftstoffverbrauchsrate des Fahrzeugs.
Eine andere ähnliche Permanentmagnet-Wirbelstrombremse ist in US-A-3 488 535 offenbart.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine kompakte Bremseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die Wirbelstrom verwendet.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wirbelstrom verwendende Bremseinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche nicht an der Magnetismusleckage leidet.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bremseinrichtung zur Verfügung gestellt, welche folgendes umfaßt: einen hohlen trommelförmigen Rotor, der auf einer mittels eines Motors gedrehten Welle angebracht ist, einen ringförmigen ortsfesten Stator, der auf einem Rahmen eines Fahrzeugs derart angebracht ist, daß der ortsfeste Stator einer Innenwand des Trommelteils des Rotors zugewandt ist, eine Gruppe von Permanentmagneten, die auf dem ortsfesten Stator in Intervallen in der Umfangsrichtung des ortsfesten Stators angebracht sind, wobei die Pole der Magnete abwechselnd umgekehrt sind, einen ringförmigen bewegbaren Stator, der dem ortsfesten Stator in der Konfiguration ähnlich bzw. gleichartig ist und nahe an dem ortsfesten Stator vorgesehen ist, derart, daß der bewegbare Stator auch der Innenwand des Rotors zugewandt und dazu geeignet ist, relativ zu dem ortsfesten Stator um eine gemeinsame Achse mit dem ortsfesten Stator bewegbar oder drehbar zu sein, eine andere Gruppe von Permanentmagneten, die auf dem bewegbaren Stator in den gleichen Intervallen wie die erste Gruppe von Magneten in der Umfangsrichtung des bewegbaren Stators angebracht sind, wobei die Pole der Magnete abwechselnd umgekehrt sind, wie die erste Gruppe von Magneten, einen magnetischen- Durchgang-bildenden-Ring, der zwischen dem Rotor und dem ortsfesten und bewegbaren Stator vorgesehen ist, wobei der Ring ferromagnetische Elemente hat, welche sich jeweils über der ersten Gruppe von Permanentmagneten und dem bewegbaren Stator erstrecken, wobei die ferromagnetischen Elemente in der Umfangsrichtung des ersten Stators in den gleichen Intervallen wie die erste Gruppe von Magneten beabstandet sind, und einen Stellantrieb zum Drehen des zweiten Stators um seine Achse, derart, daß die Pole der Magnete der ersten Gruppe identisch mit den Polen der benachbarten Magnete der zweiten Gruppe jeweils bei einer Gelegenheit sind und derart, daß die Pole der Magnete der ersten Gruppe entgegengesetzt den Polen der benachbarten Magnete der zweiten Gruppe jeweils bei einer anderen Gelegenheit sind.
Auf die motorgedrehte Welle wird Bremskraft angewandt, wenn der bewegbare Stator durch den Stellantrieb zu einer Position (Bremsanwendungsposition) bewegt wird, in welcher die Pole der Magnete auf dem bewegbaren Stator die gleichen Pole wie die benachbarten Magnete auf dem ortsfesten Stator werden. Dieses ist deswegen so, weil die Magnetflüsse von den Magneten auf dem ortsfesten und bewegbaren Stator den magnetischen-Durchgang- bildenden-Ring durchdringen und den Rotor erreichen und Wirbelstrom in dem Rotor aufgrund der Relativgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Rotor und den Statoren fließt. Andererseits wird die Bremskraft von der Antriebswelle ausgekuppelt, wenn der bewegbare Stator zu einer Position (Bremsauskupplungsposition) bewegt wird, in welcher die Pole der Magnete auf dem bewegbaren Stator die entgegengesetzten Pole der benachbarten Magnete auf dem ortsfesten Stator werden. Dieses ist deswegen so, weil die Magnetflüsse von den Magneten auf dem ortsfesten Stator (oder dem bewegbaren Stator) den magnetischen-Durchgang- bildenden-Ring nicht durchdringen. In diesem Falle erreichen die Magnetflüsse von den Magneten auf dem ortsfesten Stator den magnetischen-Durchgang-bildenden-Ring, aber kehren zu den Magneten auf dem bewegbaren Stator, die benachbart den Magneten auf dem ortsfesten Stator sind, zurück, da die Pole von je zwei benachbarten Magneten entgegengesetzt sind. Wenn die Pole der benachbarten Magnete auf dem ortsfesten und bewegbaren Stator die gleichen sind, wie im vorherigen Falle (Bremsanwendungsfall), kehren die Magnetflüsse nicht unverzüglich zurück, sondern durchdringen den magnetischen-Durchgang-bildenden-Ring, so daß sie den Rotor erreichen und dann zu den Magneten des nächsten Paars von Magneten auf dem ortsfesten und bewegbaren Stator zurückkehren, da die Pole der nächsten Magneten auf den beiden Statoren entgegengesetzte Pole sind.
Die ferromagnetischen Elemente erstrecken sich über die auf den ortsfesten Stator angebrachten jeweiligen Magnete so, daß die gesamten Magnetflüsse von den Magneten auf dem ortsfesten Stator in die ferromagnetischen Elemente eintreten. Wenn der bewegbare Stator zu der Bremsauskupplungsposition bewegt wird, werden die Magnete auf dem bewegbaren Stator auch jeweils durch die ferromagnetischen Elemente bedeckt, so daß die gesamten Magnetflüsse von den Magneten auf dem bewegbaren Stator auch in die ferromagnetischen Elemente eintreten. Demgemäß wird die magnetische Leckage zu dem Rotor in dem Bremsauskupplungsbetrieb nicht auftreten. Außerdem kann der Verzögerer, da die Bewegung des bewegbaren Stators die Drehung um seine Mittelachse ist, verglichen mit dem Verzögerer, in welchem die Bewegung des bewegbaren Stators die Hin- und Herbewegung ist, kompakt ausgebildet sein.
Figur 1 ist eine Schnittansicht des Hauptteils eines Verzögerers vom Wirbelstromtyp gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ist eine perspektivische Teilansicht, die ein Gehäuse des Verzögerers der Figur 1 zeigt;
-Figur 3 ist eine perspektivische Teilansicht eines bewegbaren Stators und eines ortsfesten Stators der Figur 1 in einem Bremsanwendungsbetrieb;
Figur 4 ist eine Schnittansicht, ausgeführt längs der Linie IV- IV der Figur 1, bei dem Bremsanwendungsbetrieb;
Figur 5 ist eine perspektivische Teilansicht des bewegbaren Stators und des ortsfesten Stators, die in Figur 1 gezeigt sind, bei einem Bremsauskupplungsbetrieb;
Figur 6 ist eine Schnittansicht des Hauptteils des Verzögerers der Figur 1 in dem Bremsauskupplungsbetrieb;
Figur 7 ist eine Schnittansicht eines Verzögerers vom Wirbelstromtyp des vorliegenden Zessionars;
Figur 8 ist ein Teilschnitt durch einen konventionellen Verzögerer vom Wirbelstromtyp; und
Figur 9 ist eine Schnittansicht des Hauptteils des Verzögerers der Figur 8 bei dem Bremsauskupplungsbetrieb.
Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es sei auf Figur 1 Bezug genommen, wonach eine Ausgangswelle 1 eines Getriebes eines Fahrzeugs einen Flansch 2 hat, der sich in einer Radialrichtung der Welle 1 erstreckt. Eine Bremstrommel 3 für eine Parkbremse und ein Rotor 4 für einen Verzögerer (z) vom Wirbelstromtyp sind mittels einer gemeinsamen Schraube 5 auf dem Flansch 2 angebracht. Der Rotor 4 ist aus einem leitenden und ferromagnetischen Material hergestellt und wie eine hohle Trommel geformt. Die Mittelachse des Rotors 4 stimmt mit der Mittelachse der Welle 1 überein. Der Rotor 4 hat Wärmestrahlungs-Kühlrippen 6 auf der Oberfläche desselben.
Innerhalb des Rotors 4 erstreckt sich ein erster Stator (ortsfester Stator) 7 und ist der Innenwand des Trommelteils des Rotors 4 zugewandt. Der erste Stator 7 ist auf einem Getriebegehäuse (nicht gezeigt) angebracht und kann sich nicht bewegen. Es sei auf Figur 4 Bezug genommen, wonach der Stator 7 ein ringförmiges Joch 8 aufweist. Das Joch 8 ist koaxial mit dem Rotor 4 und definiert eine trommelartige Konfiguration, ähnlich dem Trommelteil des Rotors 4. Die Magnete 9 sind auf dem Joch 8 derart angebracht, daß sie der Innenwand des Rotors 4 zugewandt sind. Die Magnete 9 sind in vorbestimmten Intervallen in einer Umfangsrichtung des Jochs 8 angeordnet, wobei die Pole der Magnete 9 abwechselnd in der Richtung, in der die Magnete 9 angeordnet sind, umgekehrt sind. Demgemäß ist, wenn der S-Pol von einem Magneten der Innenwand des Rotors 4 zugewandt ist, der N- Pol des nächsten Magneten der Innenwand des Rotors 4 zugewandt.
Es sei auf Figur 1 zurückgekommen, wonach ein zweiter Stator 10 nahe bei dem ersten Stator 7 vorgesehen ist. Der zweite Stator 10 ist auch der Innenwand des Rotors 4 zugewandt. Der zweite Stator 10 ist um einen vorbestimmten Winkel um seine Mittelachse relativ zu dem ersten Stator 7 bewegbar oder drehbar. Der zweite Stator 10 hat eine Struktur, die ähnlich bzw. gleichartig dem ersten Stator 7 ist, und die Mittelachsen der beiden Statoren stimmen miteinander überein. Speziell ist es so, daß der zweite Stator 10 ein ringförmiges bewegbares Joch 11 und eine zweite Gruppe von Permanentmagneten 12 hat. Das zweite Joch 11 ist koaxial mit dem Rotor 4 und definiert einen Trommelteil ähnlich dem Trommelteil des Rotors 4. Die zweite Gruppe von Magneten 12 ist auf dem zweiten Joch 11 derart in Intervallen angebracht, daß sie der Innenwand des Rotors 4 zugewandt sind. Die Magnete 12 sind derart angeordnet, daß die Pole derselben in der Umfangsrichtung des zweiten Jochs 11 abwechselnd umgekehrt sind.
Das ortsfeste Joch 8 und das bewegbare Joch 11 sind jeweils aus einem ferromagnetischen Material, wie Fe, hergestellt. Die erste und zweite Gruppe von Permanentmagneten 9 und 11 sind aus einem Seltene-Erde-Material hergestellt, wie Neodym, da ein solches Material die Magnete kompakt und leichtgewichtig macht und eine starke Magnetkraft sicherstellt.
Der ortsfeste Stator 7 und der bewegbare Stator 10 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 13 untergebracht, wie in Figur 1 gezeigt ist, das auf einem Getriebegehäuse (nicht gezeigt) angebracht ist. Das Gehäuse 13 ist wie eine hohle Trommel geformt und koaxial mit der Welle 1, wie in Figur 2 gezeigt ist. Es ist ein Spalt (Luftspalt) zwischen der Innenwand des Rotors 4 und der Oberfläche des Gehäuses 13 vorhanden. Innerhalb des Gehäuses 13 ist der ortsfeste Stator 7 an dem Joch 8 an dem Gehäuse 13 mit Schrauben 14 angebracht. Andererseits ist der bewegbare Stator 10 auf Lagern 15 innerhalb des Gehäuses 13 so gelagert, daß sich der bewegbare Stator 10 in dem Gehäuse 13 in der Umfangsrichtung des Gehäuses 13 bewegen kann. Mit anderen Worten heißt das, daß sich der bewegbare Stator 10 relativ zu dem ortsfesten Stator 7 drehen kann.
Ein Stellantrieb 16 ist an dem Gehäuse 13 angebracht, wie in Figur 1 gezeigt ist, und das Joch 10 wird durch den Stellantrieb 16 bewegt. Der Stellantrieb 16 umfaßt einen Luftzylinder, welcher dazu geeignet ist, in einer Richtung bewegbar zu sein, die senkrecht zu dem Zeichnungsblatt ist. Ein Kolben 18 wird auch in der zum Zeichnungsblatt senkrechten Richtung beim Einführen von Hochdruckluft in eine Zylinderkammer 17 bewegt. Ein Arm 19 ist an einem Ende desselben mit dem Kolben 18 über ein Universalgelenk und an dem anderen Ende desselben mit dem bewegbaren Stator 10 direkt verbunden. Daher dreht sich der bewegbare Stator 10, wenn sich der Kolben 18 bewegt.
Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, weist jener Teil des Gehäuses 13, welcher zwischen dem Rotor 4 und den Magneten 9 und 12 (oder den Statoren 7 und 10) liegt, ferromagnetische Elemente 20 und nichtferromagnetische Elemente 21 auf. Das erstere 20 ist durch schräge Linien und das letztere 21 ist durch Punkte in der Darstellung angedeutet. Diese Elemente 20 und 21 definieren einen magnetischen-Durchgang-bildenden-Ring, welcher sich zwischen dem Rotor 4 und den Statoren 7 und 10 erstreckt.
Die ferromagnetischen Elemente 20 sind aus einem Eisenmaterial niedrigen Kohlenstoffgehalts, fast reinem Eisenmaterial, wie Ferrit, hergestellt. Jedes ferromagnetische Element 20 liegt über einem Magneten 9 und dem bewegbaren Stator 10. Spezieller ist es, wie in Figur 4 gezeigt ist, so, daß ein ferromagnetisches Element 20 über einem Magneten 9 positioniert ist. Die ferromagnetischen Elemente 20 sind in der Umfangsrichtung des Rotors 4 mit Intervallen vorgesehen, die den Intervallen der Magnete 9 entsprechen. Die Elemente 20 definieren jeweils Polstücke für die Magnete 9.
Zwischen den ferromagnetischen Elementen 20 sind nichtmagnetische Elemente 21 ausgebildet, welche aus einem magnetisch isolierenden Material, wie Aluminium, hergestellt sind. Demgemäß definieren die nichtmagnetischen Elemente 21 ein magnetischen- Durchgang-unterbrechendes-Teil.
Nun wird die Funktion des Verzögerers beschrieben.
Wenn die Bremskraft auf das Fahrzeug, auf welchem der Verzögerer angebracht ist, angewandt wird, wird der bewegbare Stator 10 mittels des Stellantriebs 16 um einen vorbestimmten Winkel in einer solchen Art und Weise gedreht, daß die erste Gruppe von Magneten 9 und die zweite Gruppe von Magneten 12 in der gleichen Art und Weise, wie in Figur 3 gezeigt ist, nahe beieinander angeordnet werden. Die gleiche Art und Weise bedeutet, daß, wenn der N-Pol von einem Magneten 9 der Innenwand des Rotors 4 zugewandt ist, der dem Rotor zugewandte Pol des benachbarten Magneten 12 auch N ist. Demgemäß bilden die Magnete 9 und 12 in Kombination eine N-S-N-S-Polanordnung in der Umfangsrichtung des Rotors 4, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist. In diesem Falle erstreckt sich jedes ferromagnetische Element 20 über je einem Paar von Magneten 9 und 12. Daher durchdringen die Magnetflüsse von den Magneten 9 und 12 die ferromagnetischen Elemente 20 und erreichen den Rotor 4. Demgemäß werden Magnetkreise 22 zwischen dem Rotor 4 und den Statoren 7 und 10 gebildet. Die Magnetflüsse von einem Magneten 9 auf dem ortsfesten Stator 7 erstrecken sich durch den Rotor 4 zu dem nächsten Magneten 9, und die Magnetflüsse von einem Magneten 12 auf dem bewegbaren Stator 10 erstrecken sich durch den Rotor 4 zu dem nächsten Magneten 12. Durch eine Relativgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Rotor 4 und den Statoren 7 und 10 wird Wirbelstrom erzeugt. Der Wirbelstrom wendet eine Bremskraft auf die Welle 1 an, und das Fahrzeug wird verzögert.
Wenn die Bremskraft ausgekuppelt wird, wird der Stator 10 mittels des Stellantriebs 16 zu einer Position (Bremsauskupplungsposition) bewegt, wie in Figur 5 gezeigt ist. Speziell ist es so, daß der Stator 10 in einer solchen Art und Weise bewegt wird, daß die Pole der Magnete 12 die entgegengesetzten Pole der benachbarten Magnete 9 auf dem anderen Stator 7 werden. Dann werden, wie in Figuren 5 und 6 gezeigt ist, andere Magnetkreise 23 gebildet. Die Magnetflüsse von den Magneten 9 durchdringen nicht die ferromagnetischen Elemente 20 und erreichen nicht den Rotor 4. Mit anderen Worten heißt das, daß sich die Magnetflüsse von einem Magneten 9 auf dem ortsfesten Stator 7 durch das ferromagnetische Element 20 zu dem benachbarten Magneten 12 auf dem bewegbaren Stator 10 erstrecken. Dieses ist deswegen so, weil der Pol des Magneten 9 der entgegengesetzte Pol des benachbarten Magneten 12 ist. Demgemäß wird kein Wirbelstrom in dem Rotor 4 erzeugt, und die Bremskraft wird nicht länger auf das Fahrzeug angewandt.
Auch in diesem Falle erstreckt sich jedes ferromagnetische Element 20 über je einem Paar von Magneten 9 und 12 derart, daß die gesamten Oberflächen der Magneten 9 und 12 den ferromagnetischen Elementen 20 gegenüberliegen, wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt ist. Demgemäß werden die Magnetflüsse von den Magneten 9 und 12 vollständig durch die ferromagnetischen Elemente 20 abgefangen, und keine Magnetflüsse erreichen den Rotor 4. Mit einem Wort, die magnetische Leckage tritt nicht auf. Daher kann, verglichen mit dem in Figur 9 gezeigten Verzögerer (y), welcher an magnetischer Leckage (q) leidet, der Verzögerer (z) die Kraftstoffverbrauchsrate des Motors erhöhen.
Außerdem erfordert der Verzögerer (z), verglichen mit dem Verzögerer (x) der Figur 7, einen kleinen Raum, da der Verzögerer (z) der Figur 1 die Bremskraft durch die Drehung oder die Bewegung des Stators 10 um die Welle 1 steuert. Speziell ist es so, daß, da sich keinerlei Elemente des Verzögerers (z) in der Längsrichtung der Welle 1 bewegen, die Länge des Verzögerers, verglichen mit dem Verzögerer (x) der Figur 7, vermindert sein kann. Die Länge des Verzögerers (z) der Figur 1 in der Längsrichtung der Welle 1 ist (l&sub2;), welches kürzer als (l&sub1;) des Verzögerers (x) der Figur 7 ist. Demgemäß kann der Verzögerer (z) kompakt ausgebildet werden und hängt nicht über. Die Länge (l&sub2;) ist angenähert zwischen der Hälfte und Zweidritteln der Länge (l&sub1;).

Claims

1. Verzögerer (z) vom Wirbelstromtyp, der auf einer durch einen Motor eines Fahrzeugs gedrehten Welle (1) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerer (z) folgendes umfaßt:

einen hohlen trommelförmigen Rotor (4), der auf der Welle (1) angebracht ist, wobei der Rotor (4) eine Innenwand hat, die durch einen hohlen Teil des Rotors (4) begrenzt ist;

einen ersten Stator (7), der auf einem stationären Teil des Fahrzeugs derart angebracht ist, daß der erste Stator (7) der Innenwand des Rotors (4) zugewandt ist, wobei der erste Stator (7) eine Umfangsrichtung und eine Mittelachse hat;

eine erste Gruppe von Permanentmagneten (9), die auf dem ersten Stator (7) in Intervallen in der Umfangsrichtung des ersten Stators (7) angebracht sind, wobei die Pole der Magneten (9) abwechselnd in der Umfangsrichtung des ersten Stators (7) umgekehrt sind;

einen zweiten Stator (10), der ähnlich bzw. gleichartig dem ersten Stator (7) ist und in der Nähe des ersten Stators (7) vorgesehen ist, derart, daß der zweite Stator (10) der Innenwand des Rotors (4) zugewandt ist, wobei der zweite Stator (10) eine Umfangsrichtung und eine mit der Mittelachse des ersten Stators (7) übereinstimmende Mittelachse hat, wobei der zweite Stator (10) dazu geeignet ist, sich durch eine Drehung um seine Mittelachse relativ zu dem ersten Stator (7) zu bewegen;

eine zweite Gruppe von Permanentmagneten (12), die auf dem zweiten Stator (10) in der Umfangsrichtung des zweiten Stators (10) in den gleichen Intervallen wie die erste Gruppe von Permanentmagneten (9) angebracht sind, wobei die Pole der Magnete (12) abwechselnd in der Umfangsrichtung des zweiten Stators (10) umgekehrt sind;

einen magnetischen-Durchgang-bildenden-Ring (13), der zwischen dem Rotor (4) und dem ersten und zweiten Stator (7, 10) vorgesehen ist, wobei der Ring (13) ferromagnetische Elemente (20) hat, welche sich jeweils über der ersten Gruppe von Permanentmagneten (9) und dem zweiten Stator (10) erstrecken, wobei die ferromagnetischen Elemente (20) in der Umfangsrichtung des ersten Stators (7) in den gleichen Intervallen beabstandet sind wie die erste Gruppe von Magneten (9); und

einen Stellantrieb (16) zum Bewegen des zweiten Stators (10) derart, daß die Pole der Magnete (12) der zweiten Gruppe in einem Bremsanwendungsbetrieb identisch mit den Polen der benachbarten Magnete (9) der ersten Gruppe sind, sowie zum Bewegen des zweiten Stators (10) derart, daß die Pole der Magnete (12) der zweiten Gruppe in einem Bremsauskupplungsbetrieb entgegengesetzt den Polen der benachbarten Magnete (9) der ersten Gruppe sind.

2. Verzögerer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Parkbremsentrommel (3) auf der Welle (1) mit dem Rotor (4) durch ein einziges Anbringungselement angebracht ist.

3. Verzögerer gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmestrahlungs-Kühlrippen (6) auf dem Rotor (4) ausgebildet sind.

4. Verzögerer gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (9, 12) aus einem Seltene-Erde-Material, wie Neodym, hergestellt sind.

5. Verzögerer gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stator (7) ein ringförmiges erstes Joch (8) aufweist, das innerhalb des Rotors (4) positioniert ist, und die erste Gruppe von Magneten (9) auf dem ersten Joch (8) angebracht ist.

6. Verzögerer gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stator (7) ein ringförmiges erstes Joch (8) aufweist, das innerhalb des Rotors (4) positioniert ist, wobei die erste Gruppe von Magneten (9) auf dem ersten Joch (8) angebracht und das erste Joch (8) auf dem magnetischen-Durchgang-bildenden- Ring (13) angebracht ist.

7. Verzögerer gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Joch (8) aus einem ferromagnetischen Material, wie Fe, hergestellt ist.

8. Verzögerer nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stator (10) ein ringförmiges zweites Joch (11) aufweist, das innerhalb des Rotors (4) positioniert ist, und die zweite Gruppe von Magneten (12) auf dem zweiten Joch (11) angebracht ist.

9. Verzögerer gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stator (10) ein ringförmiges zweites Joch (11) aufweist, das innerhalb des Rotors (4) positioniert ist, wobei die zweite Gruppe von Magneten (12) auf dem zweiten Joch (11) angebracht ist und das zweite Joch (11) auf dem magnetischen-Durchgang- bildenden-Ring (13) über Lager angebracht ist.

10. Verzögerer gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Joch (11) aus einem ferromagnetischen Material, wie Fe, hergestellt ist.

11. Verzögerer nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetischen-Durchgang-bildende-Ring (13) als ein integraler Teil eines Gehäuses (13) für den ersten und zweiten Stator (7, 10) ausgebildet ist.

12. Verzögerer gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) auf einem Getriebe des Fahrzeugs angebracht ist.

13. Verzögerer gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetischen-Durchgang-bildende-Ring (13) nichtmagnetische Elemente (21) aufweist, welche jeweils Spalte zwischen den ferromagnetischen Elementen (20) ausfüllen, derart, daß die nichtmagnetischen Elemente in Kombination ein magnetischen-Durchgang- abfangendes-Teil bzw. magnetischen-Durchgang-unterbrechendes Teil (21) definieren.

14. Verzögerer gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (16) eine Luftzylindereinrichtung aufweist, welche einen Zylinder (17) hat, der auf dem magnetischen-Durchgang- bildenden-Ring (13) angebracht ist, einen Kolben (18), der in dem Zylinder (17) plaziert und dazu geeignet ist, durch Hochdruckluft bewegt zu werden, und einen Arm (19), der an einem Ende desselben mit dem Kolben über ein Universalgelenk verbunden ist und an dem anderen Ende desselben mit dem zweiten Stator (10) verbunden ist.