DEE0006546MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 31. Dezember 1952 Bekanntgemacht am 16. Februar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur stuf en weisen Steuerung der Brennkraft einer Wirbelstrombremse mit wenigstens einer Wicklung, welche auf Kernen angebracht ist, welche von einem festen Teil getragen werden, vor welchem sich eine auf der zu bremsenden Welle befestigte Metallscheibe bewegt, und betrifft im besonderen, jedoch nicht ausschließlich, derartige Wirbelstrombremsen für Kraftfahrzeuge.

Sie bezweckt, diese Bremsen so auszubilden, daß sie besser als bisher den verschiedenen Erfordernissen der Praxis entsprechen und daß insbesondere ihre Steuervorrichtung einen einfacheren Aufbau und einen kleineren Platzbedarf hat.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche in an sich bekannter Weise zur Steuerung der Bremsung durch die nacheinander erfolgende Öffnung oder Schließung einer Mehrzahl von Erregerstromkreisen der Spulen dient, welche auf den Kernen der feststehenden Teile der Wirbelstrombremse sitzen, vor welchen sich die zu bremsende Metallscheibe bewegt, ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stromkreis eine Umschaltstufe mit einem Hauptkontakt und einem Hilfskontakt enthält, welche ihn mit einer Strom-

509 628/177

E 6546

quelle bzw. einem der Gesamtheit der Stromkreise gemeinsamen Widerstand zur Aufzehrung des Extrastroms bei der Unterbrechung des ■ Hauptkontaktes verbinden, wobei die Mittel zur Betätigung dieser Kontakte so ausgebildet sind, daß die Unterbrechungsperioden in jedem Stromkreis ohne Überlappung aufeinanderfolgen.

Schaltvorrichtungen mit Haupt- und Hilfskontakt und mit zur Aufzehrung des Extrastromes bestimmtem ίο Widerstand sind an sich bekannt. Um die bekannten Anordnungen auf eine Mehrzahl von zu schaltenden Stromkreisen anzuwenden, muß der Widerstand mehrfach vorgesehen werden.

Nach der Erfindung ist dagegen für mehrere nacheinander zu schaltende Erregerstromkreise der Wirbelstrombremse nur ein gemeinsamer Widerstand er-, forderlich.

Besonders zweckmäßig wird die Erregerwicklung durch eine Mehrzahl von parallel geschalteten EIementarwicklungen gebildet, deren jede aus einer Mehrzahl von je auf einem Kern der Bremse angebrachten, in Reihe geschalteten Spulen besteht, wobei die Steuerung der Bremsung durch die Speisung einer beliebigen veränderlichen Zahl der Einzelwicklungen erfolgt.

Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Steuerung der Zahl der eingeschalteten Erregerwicklungen durch einen drehbaren Vielfachumschalter dieser durch einen auf der Umschalter-30' welle befestigten gezahnten Steuernocken betätigt, wobei ein Handgriff lose drehbar auf einem zylindrischen Fortsatz dieser Welle so angebracht ist, daß er den gezahnten Nocken mit einem toten Gang antreibt, welcher größenordnungsmäßig die Hälfte des Zentriwinkels der Zähne dieses Nockens beträgt, wobei auf den Zähnen des Nockens rollende Rollen durch federbelastete -..Schwenkhebel gegen diese gedrückt werden.

Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. ι und 2 zeigen schematisch zwei Ausführungsformen der Steuerkreise der Wirbelstrombremse;

Fig. 3, 4 und 5 zeigen schematisch drei aufeinanderfolgende Stellungen eines der in den vorhergehenden Figuren dargestellten Umschalters bei der Unterbrechung eines Stromkreises;

Fig. 6 zeigt in einem Querschnitt eine Ausführungsform dieser Umschalter in der auf die aufeinanderfolgenden Stellungen der Fig. 3, 4 und 5 folgenden endgültigen Unterbrechungsstellung;

Fig. 7 und 8 zeigen den Umschalter der Fig. 6 im Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 6 bzw. der Linie VIII-VIII der Fig. 7;

Fig. 9 zeigt schließlich schematisch einen Pol der Bremse.

Die Bremse weist wenigstens eine Erregerwicklung

auf, welche auf Kernen angebracht ist, welche von einem festen Teil, getragen werden und vor welchen sich eine an der zu bremsenden Welle befindliche Metallscheibe bewegt.

Dabei besteht die Erregerwicklung zweckmäßig aus einer Mehrzahl von parallel geschalteten Elementarwicklungen, z. B. fünf Element ar wicklungen oder Stufen B₁ ... Bj .. .S₅, deren jede durch eine ·■ Mehrzahl von auf je einem Kern der Bremse angebrachten, in Reihe geschalteten Spülen gebildet wird. Es können z. B. in jeder Elemsntarwicklung B₁ sechzehn in Reihe geschaltete Spulen und an der Bremse sechzehn Kerne vorhanden sein, wobei jeder Kern eine Spule derselben Elementarwicklung trägt.

Jeder Pol wird so durch einen festen Kern gebildet, auf welchem fünf übereinanderliegende und/oder nebeneinanderliegende Spulen B₁ ... b_h (Fig. 9) angeordnet sind, deren jede einer verschiedenen EIementarwicklung angehört.

Der Gesamterregerstrom ist die Summe der einer jeden Spulenstufe entsprechendsn Elementarströme.

Diese Anordnung ermöglicht ■ eine stufenweise Speisung der Bremse, d. h. bei dem. betrachteten Sonderfall mit fünf Bremsstufen, aus einer Stromquelle, z. B. einer Batterie, welche in der Zeichnung schematisch durch das Zeichen (+) dargestellt ist, während der Minuspol dieser Batterie an dem Körper liegt.

Die Erregerwicklung kann auch nach" Fig. 2 .ausgebildet werden, auf welcher die Vorrichtung eine einzige Erregerwicklung B aufweist, welche durch eine Mehrzahl von je auf einem Kern der Bremse angebrachten, in Reihe geschalteten Spulen gebildet wird. Die Stärke des Bremsstroms wird dadurch ge- ~ 90 regelt, daß z.B. vier Widerstände A₁ ... R₁ mit der Wicklung B nacheinander in Reihe geschaltet oder ausgeschaltet werden.

In beiden Fällen ist ein Schauzeichen V parallel zu der zuerst geschlossenen Umschaltstufe geschaltet, welche bis zur vollständigen Ausschaltung der Bremse eingeschaltet bleibt.

In allen Fällen sind Mittel zur Ein- oder Ausschaltung der Speisung der Erregerstromkreise vorzusehen. :

Der Erregerstrom hat eine geringe Spannung.und eine große Stromstärke, und die Stromkreise haben eine erhebliche Selbstinduktion.

Die Schaltmittel müssen einen so kleinen Platzbedarf haben, daß sie in der Nähe des Fahrers untergebracht werden können, z. B. unter dem Steuerrad des zu bremsenden Kraftfahrzeugs.

Hierfür weisen erfindungsgemäß die Stromkreise gleich ausgebildete Umschaltstufen auf, in welchen ein Hauptkontakt und ein Hilfskontakt jeden Stromkreis mit einer Stromquelle bzw. mit einem der Gesamtheit dieser Stromkreise gemeinsamen einzigen Entladungswiderstand verbinden. Diese Kontakte sind mit Steuermitteln versehen, welche so ausgebildet sind, daß die Unterbrechung der Speisung der Stromkreise nacheinander und in jedem Stromkreis folgendermaßen erfolgt: Die Speisung erfolgt einzig und allein durch den Hauptköntakt, der Hilfskontakt schließt sich und verbindet den Entladungswiderstand mit den Klemmen der Spule; der Hauptkontakt öffnet sich, die Speisung des betreffenden/Stromkreises wird unterbrochen und der Unterbrechungsextrastrom von dem Entladungswiderstand aufgezehrt; der Hilfskontakt öffnet sich und gibt den Entladungswiderstand für die Unterbrechung des nächsten Stromkreises frei.

509 658/177

E 6546 VIIIb/2Id¹

Die Mittel zur Steuerung der Kontakte sind so ausgebildet, daß die obigen Vorgänge in' einer sehr kurzen Zeit aufeinanderfolgen, jedoch ohne daß eine Überlappung zwischen den aufeinanderfolgenden Unterbrechungsperioden der verschiedenen Stromkreise auftritt.

Diese Anordnung gestattet die Zusammendrängung dieser Schaltmittel in Form eines Umschalters geringen Platzbedarfs, da sie den Fortfall der üblichen Schaltrelais gestattet und nur einen einzigen Entladungswiderstand benutzt.

Jede Umschaltstufe wird zweckmäßig durch drei Bürsten gebildet, nämlich eine mit der Stromquelle (+) verbundene Bürste i, eine mit dem Erregerstromkreis der entsprechenden Stufe verbundene Bürste 2 (in dem Fall der Fig. 1 ist jede Stufe mit jeder Elementarwicklung verbunden, während in Fig. 2 jede Stufe mit der einzigen, mit den Widerständen R₁, R₂, R₃, i?₄ in Reihe geschalteten Wicklung verbunden ist) und eine über den Entladungswiderstand 4 mit dem Körper verbundene Bürste 3, wobei alle Bürsten 3 parallel an diesen Widerstand angeschlossen sind.

Diese Bürsten sind mit . Steuermitteln versehen,

welche bei der Unterbrechung der Speisung zunächst die Bürsten 2 und 3 miteinander verbinden, hierauf die Verbindung zwischen den Bürsten 1 und 2 unterbrechen und schließlich die Verbindung zwischen den Bürsten 2 und 3 unterbrechen.

Diese Steuermittel werden zweckmäßig durch Nocken 5 gebildet, deren Zahl gleich der der Stufen des Umschalters ist, wobei diese Nocken auf einer gemeinsamen Welle 6 sitzen. Diese Nocken haben eine verschiedene Winkelstellung, welche die aufeinanderfolgende Betätigung der Kontakte in der angegebenen Reihenfolge in jeder der fünf Stufen bestimmt. "

Jeder Nocken 5 betätigt unmittelbar die Bürste 1 des Hauptkontakts, welche durch eine federnde Vorrichtung beständig gegen ihn gedrückt wird. Die Ver-Stellungen der Bürsten 2 und 3 sind kinematisch an die der Bürste 1 gebunden. Hierfür sind die Bürsten 1, 2 und 3 um zueinander parallele Achsen 7, 8 und 9 schwenkbar (Fig. 3 bis 6), und die Bürsten 2 und 3 sind so ausgebildet, daß sie sich in der Nähe ihrer verstellbaren Enden gegen die Bürste 1 legen können, gegen welche sie durch federnde Vorrichtungen gedrückt werden. Die Berührung zwischen den Bürsten 1 und 2 kann über Kontaktklötze 10 und 11 erfolgen, während die Berührung zwischen den Bürsten 1 und 3 über einen Isolierblock 12 erfolgt. Ein leitender Teil 13 stellt die elektrische Verbindung zwischen den Enden 14 und 15 der Bürsten 2 und 3 her und begrenzt die Verstellung derselben.

Die Umschalterstufe arbeitet folgendermaßen: Wenn der betreffende, die Wickung B₃- (Fig. 3 bis 5) oder B (Fig. 2) enthaltende Stromkreis durch die Stromquelle (+) über die Bürste i, die Kontaktklötze 10,11 und die Bürste 2 gespeist wird und man die Bremsung verringern will, dreht man mittels eines mit der Welle 6 verbundenen Handgriffs den Nocken 5 im Gegenuhrzeigersinn. Die Bürste 1 wird von der Rampe 16 des Nockens 5 angehoben. Die Bürste 2 folgt der Bewegung der Bürste 1, bis sie mit ihrem Ende 14 gegen den Teil 13 stößt (Fig. 4). Der Entladungswiderstand 4 ist dann zu dem Stromkreis parallel 6g geschaltet. Da die Bürste 2 so festgehalten wird, trennen sich hierauf die Kontaktklötze 10 und 11 (Fig. 4 und 5) und. unterbrechen die Speisung des Stromkreises, d. h. bei der Ausführungsform der Fig. ι die einer Wicklung B₅ und bei der Ausführungsform der Fig. 2 die des einen der Widerstände R₁ überbrückenden Stromkreises.. Der Unterbrechungsextrastrom wird über die Kontakte 14-13-15 durch den Widerstand 4 aufgezehrt. Schließlich hebt die Bürste ι mittels des Isolierblocks 12 die Bürste 3 an, wodurch die Verbindung zwischen dem Teil 13 und dem Ende 15 der Bürste 3 unterbrochen wird (Fig. 6), wodurch der Entladungswiderstand für die nächste Umschaltstufe freigegeben wird.

In Fig. 6 bis 8 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines derartigen Umschalters dargestellt. DieBürsteni, 2, 3 sind an an dem Gestell 20 des Umschalters befestigten isolierenden Haltern 17, 18, 19 schwenkbar, und zwar die Bürsten 1 und 2 mit Hilfe von nachgiebigen Leiterteilen 21, 22, während die Bürste 3 von ihrem Befestigungspunkt 23 aus elastisch verformbar ist. Auf die Bürsten wirken Federn 24, 25, 26.

Der Nocken erhält zweckmäßig ein in bezug auf eine Querebene symmetrisches Profil, so daß er nach Abnutzung einer seiner Rampen 16 zur Benutzung der anderen Rampe auf der Welle 6 umgedreht werden kann.

Die Welle 6 hat zweckmäßig einen viereckigen Querschnitt, und die mittlere Bohrung eines jeden Nockens weist Rasten 27 auf, welche um einen Winkel α gegeneinander verschoben sind, welcher gleich einem ganzen Bruchteil von 90⁰ ist, z. B. 90⁰: 4 = 22°3o', so daß diese Rasten in Vierergruppen in ein Viereck eingeschrieben werden können. Die Nocken können so nacheinander um 22°3o' gegeneinander verdreht werden, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Für die Abwicklung der Rampen 16 wird dann ein kleinerer Wert gewählt (z. B. die Hälfte dieses Betrages), so daß keine Überlappung der verschiedenen Umschaltstufen auftritt.

Jeder Nocken hat zweckmäßig eine zylindrische Auflagefläche 28, gegen welche sich die Bürste 2 in der Stellung der Speisung des Stromkreises (Fig. 3) legt, wodurch ein einwandfreier Kontakt zwischen den Kontaktklötzen 10 und 11 gewährleistet wird.

Der Apparat erhält zweckmäßig Vorrichtungen zur Einstellung der Öffnungsbewegungen der verschiedenen Kontakte. Bei den Hauptkontakten 10, 11 wird der größte Abstand ε (Fig. 3) zwischen dem Ende 14 der Bürste 2 und dem Kontaktteil 13 dadurch eingestellt, daß dieser durch einen festen Teil I3_a und einen auswechselbaren Teil 13,,, dessen Stellung mittels einer Schraube 13,, (Fig. 6) verändert werden kann, gebildet wird. Bei den Hilfskontakten wird der größte Abstand λ (Fig. 3) zwischen dem Isolierblock 12 und dem Ende der Bürste 1 mittels der Schraube I2_a eingestellt, welche den Block trägt und in ihrer Stellung mit Hilfe der Mutter 12 _b und einer Unterlegscheibe blockiert wird.

Der Antrieb der. Nockenwelle 6 erfolgt zur Erzielung einer Momentschaltung der Kontakte durch die folgende Vorrichtung.

509 658/177

E6546VIIIb₁'2Id¹

Bei_: dieser Anordnung erfolgt diese Betätigung durch einen auf der Nockenwelle 6 befestigten gezahnten Nocken 29 (Fig. 7 und 8), dessen Zähne um den obengenannten Winkel α (22°3θ' in dem betrachteten Beispiel) gegeneinander versetzt sind, sowie durch Rollen 30_a, 3O₆₁ welche auf den Zähnen des Nockens 29 rollen und von unter der Einwirkung einer starken Zugfeder 32 stehenden Schwenkhebeln 3I₀, 31,, getragen werden. Ein in Reichweite des Fahrers angeordneter Handgriff 33 ist lose auf dem zylindrischen Ansatz 6_a der viereckigen Welle 6 drehbar. Er treibt den Nocken 29 über Stifte 34,,, 34,, an, welche mit

' einem toten Gang von — in an dem Nocken 29 vor-

gesehene. Schlitze 35_a, 35^ greifen. Zwischen dem Nocken 29 und dem Handgriff 33 ist eine Feder 37 angeordnet, um zu verhindern, daß der Handgriff in der Ruhestellung frei schwenkbar ist.

Der Antrieb arbeitet folgendermaßen: Bei der

Betätigung des Handgriffs 33 zum Übergang von einer Stellung in die nächste, z. B. in der Richtung des Pfeils in Fig. 8, werden während der ersten Hälfte

des Hubes {—J die Stifte 34 in den Schlitzen 35 ver-

stellt, wobei jedoch der Nocken unbeweglich bleibt.

Während der zweiten Hälfte des Hubes wird der

Nocken durch die Stifte 34 mitgenommen. Die Rollen 30 treten aus der Verzahnung und steigen auf die Zahnspitzen, wobei die Kontakte eingeschaltet bleiben. Wenn die Rollen die Zahnspitzen überschritten haben, treiben sie unter der Einwirkung der Feder 32 den Nocken 29 und gleichzeitig die Welle 6

um einen Winkel — sprunghaft vorwärts, wodurch der

tote Gang des Handgriffs aufgeholt wird.

Die verschiedenen eben geschilderten Vorgänge erfolgen so in einer äußerst kurzen Zeit, wobei die Unterbrechung der Hauptkontakte zu Beginn der zweiten Hälfte des Hubes und die Ausschaltung des Entladungswiderständes am Ende des Hubes erfolgen. Ein derartiger Umschalter weist gegenüber den bekannten derartigen Apparaten (insbesondere den durch einen unter dem Steuerrad angebrachten Umschalter oder durch ein Kontaktpedal ferngesteuerten Kästen mit Schaltrelais) zahlreiche Vorteile auf. So können z.B. die Kontaktrelais fortfallen, da der Erregerstrom beliebiger Stärke unmittelbar unterbrochen wird, wobei mittels eines einzigen Widerstands der durch die sehr erhebliche Induktivität des Stromkreises verursachte Unterbrechungsfunken unterdrückt wird. Der Umschalter hat daher nur einen geringen Platzbedarf, so daß er unmittelbar an dem' Steuerrohr (Fig. 6) der Kraftfahrzeuge angebracht werden kann. Er kann so leicht überwacht und instand gehalten werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zur stufenweisen Steuerung der Bremskraft einer Wirbelstrombremse durch die nacheinander erfolgende Öffnung oder Schließung einer Mehrzahl von Erregerstromkreisen der Spulen, welche auf den Kernen der feststehenden Teile der Wirbelstrombremse sitzen, vor welchen sich die zu bremsende Metallscheibe bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stromkreis (Bj) eine Umschaltstufe mit einem Hauptkontakt (io-ii) und einem Hilfskontakt (14-13-15) enthält, welche ihn mit, einer Stromquelle bzw. einem der Gesamtheit der Stromkreise gemeinsamen Widerstand (4) zur Aufzehrung des Extrastromes bei der Unterbrechung des Hauptkontakts verbinden, wobei die Mittel zur Betätigung dieser Kontakte so ausgebildet sind, daß die Unterbrechungsperioden in jedem Stromkreis ohne Überlappung aufeinanderfolgen. ,
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch ϊ, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Betätigung der Kontakte so ausgebildet sind, daß in jeder.Unterbrechungsperiode bei zunächst allein geschlossenem Hauptkontakt (io-ii) der Hilfskontakt (14-13-15) geschlossen, hierauf der Hauptkontakt geöffnet und schließlich der Hilfskontakt geöffnet wird, wobei diese Vorgänge sehr schnell aufeinanderfolgen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Umschaltstufe drei Bürsten enthält, nämlich eine mit einer Klemme der Stromquelle verbundene Speisebürste (1), eine mit dem Erregerstromkreis der betreffenden Stufe verbundene Hauptbürste (2) und eine mit der anderen Klemme der Stromquelle über den einzigen Entladungswiderstand (4) verbundene Hilfsbürste (3).
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Betätigung der Bürsten (1, 2, 3) durch Nocken (5) gebildet werden, deren Zahl gleich der Zahl der Stufen des Umschalters ist, wobei diese Nocken auf einer gemeinsamen Welle (6) mit einer Winkelverstellung angeordnet sind, welche . die aufeinanderfolgende Steuerung der verschiedenen Umschaltstufen ohne Überlappung bestimmt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (6) einen viereckigen Querschnitt hat und daß die Auflage- 105. fläche, mit welcher die Nocken auf dieser Welle gelagert sind, eine, Reihe von Rasten (27) aufweist, welche in Vierergruppen in Vierecke eingeschrieben werden können, deren Abmessungen den Abmessungen der Nockenwelle entsprechen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten (1, 2, 3) einer jeden Umschaltstufe um parallele Achsen (7, 8, 9) schwenkbar sind, wobei jeder Nocken (5) unmittelbar die Speisebürste (1) betätigt, während 115. die beiden anderen Bürsten (2, 3) federnd gegen die Speisebürste gedrückt werden, wobei ihre Verstellungen in dieser Richtung durch ein und denselben leitenden Teil (13) begrenzt werden, wobei das Ende der Speisebürste (1) gegen das Ende der 120· Hilfsbürste (3) über einen Isolierteil (12) und gegen das Ende der Hauptbürste (2) über einen leitenden Teil (10) drücken kann.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein gezahnter Steuernocken (29) 125, auf der Nockenwelle (6) befestigt ist, wobei ein

   658/177

   E 6546

   Handgriff (33) an einem zylindrischen Ansatz (6_O) der Welle lose drehbar ist und den gezahnten Nocken mit einem toten Gang der Größenordnung derj Hälfte des Zentriwinkels der Zähne antreibt, wobei auf den Zähnen des Nockens rollende Rollen (3O_a, 3O₆) durch federbelastete Schwenkhebel (3I₀, 3I₆) gegen die Zähne gedruckt werden.

   Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 615 623.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ι 509 658/177 2.56