DE937181C

DE937181C - Electric eddy current brakes, especially for vehicles

Info

Publication number: DE937181C
Application number: DEE5429A
Authority: DE
Original assignee: Telma SA
Current assignee: Telma SA
Priority date: 1952-05-04
Filing date: 1952-05-04
Publication date: 1955-12-29

Description

Elektrische Wirbelstrombremse, insbesondere für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Wirbelstrombremse und betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, die an einem Fahrzeug, z. B. einem Lastwagen, einem Triebwagen usw., angebrachte elektrische Bremse.Electric eddy current brake, particularly for vehicles. The invention relates to an electric eddy current brake, and specifically relates to, however not exclusively that on a vehicle, e.g. B. a truck, a railcar etc, attached electric brake.

Unter einer elektrischen Wirbelstrombremse ist hier eine Vorrichtung zu verstehen, welche im wesentlichen aus einem zu bremsenden Rotor und einem Stator besteht, wobei einer dieser beiden Teile Elektromagnete aufweist, welche bei ihrer Erregung durch einen elektrischen Strom in dem anderen Teil bei einer Bewegung dieser beiden Teile gegeneinander Wirbelströme erzeugen, welche gleichzeitig eine Bremswirkung und eine Erwärmung hervorrufen. Die Elektromagnete werden zweckmäßig so an dem Stator angebracht, daß sie beiderseits des Rotors gegenüber den Seitenflächen desselben angeordnete Polkerne bilden.Under an electric eddy current brake, here is a device to understand which essentially consists of a rotor to be braked and a stator consists, with one of these two parts having electromagnets, which in their Excitation by an electric current in the other part when it moves both parts generate eddy currents against each other, which at the same time have a braking effect and cause warming. The electromagnets are expediently so on the stator attached that they are on both sides of the rotor opposite the side surfaces of the same Form arranged pole cores.

Erfindungsgemäß sind in die den Polschuhen der Elektromagnete gegenüberliegenden Seitenflächen des Rotors, bei welchem das Verhältnis seiner Dicke zu seinem Durchmesser verhältnismäßig groß ist, tiefe, den Rotor jedoch nicht durchdringende Nuten eingeschnitten, die sich bis zu seinem Umfang hin erstrecken.According to the invention are in the opposite of the pole pieces of the electromagnets Side surfaces of the rotor, in which the ratio of its thickness to its diameter is relatively large, deep grooves cut through the rotor but not penetrating, which extend to its perimeter.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Erregung der Bremse durch das Betätigungsorgan der Radbremsen so gesteuert, daß diese Erregung selbsttätig während des der Ausübung einer mäßigen Bremswirkung entsprechenden Hubes dieses Organs und gegebenenfalls auch noch während des der der Bremswirkung der Bremsschuhe der Räder auf ihre Bremstrommel vorausgehenden Annäherungsbewegung entsprechenden Hubes hergestellt wird, während die Erregung der Bremse unterbrochen wird, wenn sich dieses Organ in seiner der stärksten Bremsung entsprechenden Endstellung befindet.According to a preferred embodiment, the excitation of the brake controlled by the actuator of the wheel brakes so that this excitation is automatic while exercising corresponding to a moderate braking effect Stroke of this organ and possibly also during the braking effect the brake shoes of the wheels on their brake drum prior approach movement corresponding stroke is established while the excitation of the brake is interrupted when this organ is in its end position corresponding to the strongest braking is located.

Die. Erfindung ist nachstehend beispielshalber unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Fig. I zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Bremse im Längsschnitt; - -Fig. 2 zeigt die gleiche Bremse im Querschnitt, wobei die rechte und die linke Hälfte des Rotors zwei Ausführungsformen desselben entsprechen; Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt des Rotors längs der Linie III-III der Fig. I; Fig.4 zeigt einen entsprechenden Schnitt des nach einer anderen Ausführungsform hergestellten Rotors; Fig. 5 zeigt schematisch die selbsttätige Steuerung der Erregung der Bremse in Abhängigkeit von der Stellung des die Radbremsen betätigenden Pedals.The. The invention is presented below, by way of example, with reference to FIG the drawings explained. Fig. I shows schematically a brake according to the invention in longitudinal section; - -Fig. 2 shows the same brake in cross section, with the right one and the left half of the rotor correspond to two embodiments thereof; Fig. Fig. 3 shows a partial section of the rotor along the line III-III of Fig. I; Fig.4 shows a corresponding section of the manufactured according to another embodiment Rotor; Fig. 5 shows schematically the automatic control of the excitation of the brake depending on the position of the pedal actuating the wheel brakes.

Die Erfindung ist nachstehend in ihrer Anwendung auf ein Fahrzeug; z. B. einen Lastwagen, einen Triebwagen usw., erläutert.The invention is described below in its application to a vehicle; z. B. a truck, a railcar, etc. is explained.

Mit Ausnahme des Rotors kann die Bremse auf beliebige geeignete Weise ausgebildet werden, z. B. auf die in Fig. I und 2 dargestellte Weise.With the exception of the rotor, the brake can be used in any suitable manner be trained, e.g. B. in the manner shown in Figs.

Bei diesen Ausführungen wird der Stator durch zwei Seitenschilder I gebildet, welche miteinander durch Zwischenstücke 2 verbunden und durch Halter 3 an dem Fahrgestell des Fahrzeugs befestigt sind, an welchem die Bremse angebracht -ist. Diese Seitenschilde tragen Lager 4 zur Lagerung der zu bremsenden Welle 5. An der Innenfläche eines jeden Seitenschildes I sind mehrere Elektromagnete 6 angebracht. Zwischen den beiden so gebildeten Gruppen von Elektromagneten 6 ist der Rotor 7 angeordnet, welcher sich mit der zu bremsenden Welle 5 dreht.In these designs, the stator is supported by two side plates I formed, which are connected to each other by spacers 2 and by holders 3 are attached to the chassis of the vehicle to which the brake is attached -is. These side shields carry bearings 4 for mounting the shaft 5 to be braked. A plurality of electromagnets 6 are attached to the inner surface of each side plate I. The rotor 7 is located between the two groups of electromagnets 6 thus formed arranged, which rotates with the shaft 5 to be braked.

Erfindungsgemäß besteht der Rotor aus einer Scheibe, deren Dicke im Verhältnis zu ihrem Durchmesser verhältnismäßig groß ist, wobei in den Seitenflächen des Rotors Nuten B vorgesehen werden, welche sich von der Nähe der Mitte des Rotors aus nach seinem Umfang zu erstrecken, wobei die- Tiefe dieser Nuten kleiner als die Dicke des Rotors ist, so daß diese Nuten keine sich über die ganze Dicke des Rotors erstreckenden Schlitze bilden.According to the invention, the rotor consists of a disc, the thickness of which in Proportion to its diameter is relatively large, with in the side surfaces of the rotor, grooves B are provided which extend from near the center of the rotor to extend out according to its circumference, the depth of these grooves being less than the thickness of the rotor is such that these grooves do not extend over the entire thickness of the Form rotor extending slots.

Da der Rotor aus einem magnetischen Metall, z. B. Weicheisen, besteht, kann sich der von den Elektromagneten bei ihrer Erregung erzeugte Magnetfluß über ihn schließen. Bei der Drehung des Rotors zwischen den erregten Elektromagneten üben die in dem Rotor erzeugten Wirbelströme auf diesen eine kräftige Bremswirkung- aus und erzeugen gleichzeitig eine erhebliche Erwärmung desselben. Da die Gesamtdicke »e« des Rotors verhältnismäßig groß gegenüber seinem Halbmesser »r« ist, erhält man eine erhebliche Vergrößerung des Bremsmoments im Vergleich zu den bekannten Rotoren, bei welchen der Wert e : r erheblich kleiner ist als bei dem erfindungsgemäßen Rotor. Bei diesem kann nämlich der Wert e : r z. B. größenordnungsmäßig I : 3 betragen. Ferner gewährleistet das Vorhandensein der Nuten 8 in den Seitenflächen des Rotors eine sehr wirksame Belüftung und vergrößert die Flächen für die Abfuhr der in dem Rotor entwickelten Wärme. Die Belüftungswirkung der Nuten, welche im wesentlichen radial gerichtet ist, ist so kräftig, daß am Umfang des Rotors keine Kühlflügel vorgesehen zu werden brauchen.Since the rotor is made of a magnetic metal, e.g. B. soft iron, the magnetic flux generated by the electromagnets when they are excited can close over him. When the rotor rotates between the excited electromagnets, the eddy currents generated in the rotor exert a powerful braking effect on it and at the same time generate considerable heating of the same. Since the total thickness "e" of the rotor is relatively large compared to its radius "r", a considerable increase in the braking torque is obtained compared to the known rotors, in which the value e: r is considerably smaller than in the rotor according to the invention. In this case the value e: r z. B. of the order of magnitude I: 3. Furthermore, the presence of the grooves 8 in the side surfaces of the rotor ensures very effective ventilation and increases the areas for the dissipation of the heat developed in the rotor. The ventilation effect of the grooves, which is directed essentially radially, is so strong that no cooling blades need to be provided on the circumference of the rotor.

Um nicht nur eine wirksame Kühlung des Rotors und der diesem Rotor benachbarten Enden der Polkerne zu erhalten, sondern auch eine Kühlung der äußeren Enden der Elektromagnete, ist in den Zwischenräumen zwischen dem Rotor und jedem Seitenschild i eine im wesentlichen radial verlaufende Wand g vorgesehen, welche z. B. einen S-förmigen Querschnitt hat und so einen jeden dieser Zwischenräume in zwei Abteilungen unterteilt, von denen die äußere die äußeren Enden der Elektromagnete enthält, während die innere Abteilung die inneren Enden derselben enthält. Die von dem Rotor 7-8 angesaugte Luft tritt radial von außen nach innen in die äußere Abteilung dieser Zwischenräume ein und erfährt hierauf in der Nähe der Welle 5 einen Richtungswechsel von iSd°:, um wiederum in radialer Richtung nach - außen gefördert zu werden. Der Weg der durch den Rotor in Umlauf versetzten Luft ist durch die Pfeile in Fig. i angegeben.Not only about effective cooling of the rotor and this rotor adjacent ends of the pole cores, but also cooling the outer ones Ends of the electromagnet, is in the spaces between the rotor and each Side plate i a substantially radially extending wall g is provided which z. B. has an S-shaped cross-section and so each of these spaces in divided into two compartments, the outer of which the outer ends of the electromagnets contains, while the inner compartment contains the inner ends thereof. The from Air sucked in by the rotor 7-8 enters the outer compartment radially from the outside to the inside these spaces and then experiences a change of direction in the vicinity of the shaft 5 from iSd °: in order to be conveyed outwards in the radial direction. Of the The path of the air set in circulation by the rotor is indicated by the arrows in FIG specified.

Die Nuten können genau radial verlaufen (s. den linken Teil des in Fig. 2 dargestellten Rotors), sie können jedoch auch geradlinig und in bezug auf den Drehsinn des Rotors schräg nach hinten geneigt sein, so daß sie z. B. einen. Winkel von 2o bis 30'°i mit dem durch ihre inneren Enden gehenden Halbmesser bilden. Die Nuten können auch in bezug auf den Drehsinn eine nach hinten gebogene Form haben.The grooves can run exactly radially (see the left part of the in Fig. 2 shown rotor), but they can also be straight and with respect to the direction of rotation of the rotor be inclined backwards so that they can be, for. B. a. Form an angle of 20 to 30 ° with the radius going through their inner ends. The grooves can also have a backward-curved shape with respect to the direction of rotation.

Bei der in Fig. i, 2 und 3 dargestellten Ausführungsform war angenommen, daß die Nuten in den Seitenflächen des Rotors so angebracht sind, daß sie einen Mittelteil gleichmäßiger Dicke bestehen lassen. Zur Erleichterung des .Lufteintritts in die Nuten 8 können die inneren Enden der Trennwände zwischen benachbarten Nuten so abgeschnitten werden, daß in dem Rotor beiderseits desselben ringförmige Ausnehmungen 8" entstehen. Gemäß einer anderen Ausführungsform können jedoch auch der Rotor und seine Nuten dadurch erhalten werden, daß der Rotor eine Mäanderform erhält, wie in Fig. 4 dargestellt: Natürlich können die bei dieser Ausführungsform des Rotors erhaltenen Nuten 8 von der Seite gesehen ebenfalls geradlinig oder gekrümmt und genau radial oder mehr oder weniger in bezug auf den entsprechenden Halbmesser geneigt sein.In the embodiment shown in Fig. 1, 2 and 3 it was assumed that that the grooves are made in the side surfaces of the rotor so that they one Leave the middle part of uniform thickness. To facilitate the entry of air in the grooves 8 can the inner ends of the partition walls between adjacent grooves are cut so that in the rotor on both sides of the same annular recesses 8 ". According to another embodiment, however, the rotor and its grooves are obtained by giving the rotor a meandering shape, such as shown in Fig. 4: Of course, in this embodiment of the rotor obtained grooves 8 seen from the side also straight or curved and exactly radial or more or less inclined with respect to the corresponding radius be.

Es ist selbstverständlich, daß die Nuten nicht unbedingt alle die gleiche radiale Länge haben, daß vielmehr ihre radiale Länge verschieden sein kann.It goes without saying that the grooves are not necessarily all of the have the same radial length, that rather their radial length is different can be.

Es ist klar, daß ein verhältnismäßig dicker und infolgedessen verhältnismäßig schwerer Rotor erhebliche Trägheitswirkungen erzeugt, wenn die Übertragung, auf welche der Rotor einwirkt, plötzlich durch die gewöhnliche Radbremse gebremst wird. Zur Vermeidung schädlicher Trägheitswirkungen wird gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung die Ausbildung so getroffen, daß bei Einwirkung auf das Organ zur Betätigung der Radbremsen der Erregerstrom der Elektromagnete der elektrischen Bremse selbsttätig eingeschaltet wird, damit eine direkte Bremsung des Rotors erzeugt wird und die Trägheitswirkungen verringert werden, welche der Rotor auf die Übertragung ausübt, welcher er angehört. Um ferner zu verhindern, daß die Elektromagnete unter Strom bleiben können, wenn der Fahrer noch nach der Stillsetzung des Fahrzeugs auf das Bremsorgan drückt, was eine schädliche Entladung der Akkumulatoren zur Folge haben könnte, werden die Vorrichtungen zur Steuerung der Erregung der Bremse so ausgebildet, daß die Erregung unterbrochen wird, wenn das Organ zur Betätigung der Radbremsen seine Endstellung erreicht, und daß diese Erregung nur während des Teils des Hubes dieses Organs hergestellt wird, welcher die Ausübung einer mäßigen Bremswirkung oder gegebenenfalls auch der Annäherung der Bremsschuhe an ihre Bremstrommel zur Herstellung ihrer gegenseitigen Berührung entspricht.It is clear that a comparatively thick and consequently proportionate heavy rotor creates significant inertial effects when transmitting on which the rotor acts, is suddenly braked by the ordinary wheel brake. In order to avoid harmful inertia effects, according to a further characteristic the invention made the training so that when acting on the organ to Actuation of the wheel brakes the excitation current of the electromagnets of the electric brake is switched on automatically so that a direct braking of the rotor is generated and reducing the inertia effects that the rotor has on the transmission exercises to which he belongs. To further prevent the electromagnet from falling Electricity can remain if the driver is still on after the vehicle has been shut down the braking element presses, which results in a harmful discharge of the accumulators the devices for controlling the excitation of the brake will be like this trained that the excitation is interrupted when the organ to actuate the Wheel brakes reached its end position, and that this excitation only during the part of the stroke of this organ is established, which the exertion of a moderate braking effect or, if necessary, the approach of the brake shoes to their brake drum Making their mutual contact corresponds.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der gemäß den obigen Kennzeichen ausgebildeten Steuervorrichtung dargestellt. Dabei wird das Organ zur Betätigung der Radbremsen durch ein um die Achse 0 schwenkbares Pedal Io gebildet, dessen Ruhestellung durch die Linie A-0 angegeben ist. Dieses Pedal ist mit den Radbremsen durch ein Gestänge verbunden, welches z. B. einen Teil i I aufweist, welcher für die Betätigung eines in den Erregerkreis eingeschalteten Schalters ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist dieser Schalter so ausgebildet, daß der Erregerkreis geschlossen ist, wenn das Pedal den Winkel B-O-D durchläuft. Dieser Winkel weist zwei Teile auf, nämlich den Teil B-O-C, welcher die Bewegung des Pedals kennzeichnet, während welcher dieses die Bremsschuhe der Räder mit ihrer Trommel in Berührung bringt, und den Teil C-O-D, während welchem das Pedal allmählich die Bremswirkung der Radbremsen erhöht. Während der letzen Periode (Winkel D-O-E) der Bewegung des Pedals ist jedoch die Erregung der Bremse unterbrochen, so daß nur die Radbremsen voll angezogen werden.In Fig. 5, an embodiment of the control device designed in accordance with the above characteristics is shown. The organ for actuating the wheel brakes is formed by a pedal Io pivotable about the axis 0, the rest position of which is indicated by the line A-0. This pedal is connected to the wheel brakes by a linkage which, for. B. has a part i I which is designed for actuating a switch connected to the excitation circuit. According to the invention, this switch is designed so that the excitation circuit is closed when the pedal passes through the angle BOD. This angle has two parts, namely the part BOC, which characterizes the movement of the pedal, during which it brings the brake shoes of the wheels into contact with their drum, and the part COD, during which the pedal gradually increases the braking effect of the wheel brakes. During the last period (angle DOE) of the movement of the pedal, however, the excitation of the brake is interrupted, so that only the wheel brakes are fully applied.

Zur Erzielung dieser Betriebsweise kann offenbar der Schalter auf verschiedene Weise ausgebildet werden. Bei der in Fig.5 dargestellten Ausführungsform wird der Schalter durch einen Teil 12 gebildet, welcher in die Stange II eingeschaltet ist und eine leitende Zone I3 aufweist, deren axiale Länge gleich der Axialverstellung der Stange I i während der Periode ist, während welcher das Pedal Io den Winkel B-O-D durchläuft. Bei der axialen Verstellung der Stange i I kommt diese leitende Zone I3 mit Bürsten oder anderen leitenden Teilen I4-I5 in Berührung, welche in einen dem Erregerkeis der Bremse angehörenden Leiter I6 eingeschaltet sind und eine solche Stellung gegenüber der Zone I3 haben, daß sie mit dieser in dem Augenblick in Berührung kommen, in welchem das Pedal Io die Stellung 0-B erreicht. Der Erregerkreis ist dann über den Leiter I6 während der dem Winkel B-O-D der Bewegung des Pedals entsprechenden Periode geschlossen.To achieve this mode of operation, the switch can obviously be on be trained in different ways. In the embodiment shown in Figure 5 the switch is formed by a part 12, which is switched into the rod II and has a conductive zone I3, the axial length of which is equal to the axial adjustment of the rod I i is during the period during which the pedal Io makes the angle B-O-D runs through. During the axial adjustment of the rod i I, this conductive one comes into play Zone I3 in contact with brushes or other conductive parts I4-I5, which are in a conductor I6 belonging to the excitation circuit of the brake are switched on and one have such a position in relation to zone I3 that they are with it at the moment come into contact, in which the pedal Io reaches the position 0-B. The excitation circuit is then over the conductor I6 during the angle B-O-D of the movement of the pedal corresponding period closed.

Der obige Leiter I6 ist zu dem die nicht dargestellten Hauptsteuervorrichtungen der Bremse enthaltenden Leiter parallel geschaltet.The above conductor I6 is to that of the main control devices, not shown the brake-containing conductor connected in parallel.

Gemäß einer Abwandlung kann noch in den Leiter I6 ein von einem Fliehkraftregler od. dgl. gesteuerter Selbstschalter eingeschaltet werden, um auf jeden Fall diesen Leiter zu unterbrechen, wenn sich das mit der Bremse ausgerüstete Fahrzeug im Stillstand befindet.According to a modification, a centrifugal governor can also be inserted into the conductor I6 or the like. Controlled self switch are turned on in any case this Head to interrupt when the vehicle equipped with the brake is at a standstill is located.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electric eddy current brake with one to be braked Rotor and a stator, the side, expediently on both sides of the rotor electromagnet has, in particular for vehicles, characterized in that the pole pieces the electromagnet's opposite side surfaces with respect to its diameter relatively thick rotor deep, but the rotor not penetrating grooves (8) that extend to the circumference of the rotor. z. Brake Claim i, characterized in that the rotor has a meandering cross section has (Fig. 4). 3. Brake according to claim i, characterized in that the excitation the brake controlling device with the organ for actuating the wheel brakes of the Vehicle is connected so that the excitation of the electric brake is automatic during the exercise of a moderate braking effect and possibly also the the approach movement preceding the pressing of the brake shoes of the wheels on their brake drums corresponding part of the stroke of this organ is established during arousal the brake is interrupted when the device to apply the wheel brakes is in the end position corresponding to the greatest braking (Fig. 5). Dressed Publications: German patents No. 661 o26, 661 o27, 2o8 225, 464 422, 466 455.