DE1463888C - Bremsmotor - Google Patents

Description

stehende Element, also in dem vorliegenden Fall ι auf den Ringmagneten, übertragen werden.

; d) Die Ansprechzeit der Bremseinrichtung soll

möglichst kurz sein, d. h. die Anfangsbeschleunigung der Bremselemente soll möglichst groß sein.

Die befriedigende Erfüllung sämtlicher dieser Bedingungen gelang bisher nicht. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Innenbackenbremse eines Bremsmotors so auszubilden, daß auf ; der einen Seite der konstruktive Aufwand gering bleibt und daß auf der anderen Seite sämtliche der erwähnten Bedingungen erfüllt werden.
; Dies gelingt bei einem Bremsmotor der eingangs

»enannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Federn Blattfedern sind und im Sinne einer Zusatz- ; feder geformt oder mit einer solchen versehen sind, die gegen Ende des Lüftungshubes durch Auflage ! am Ringmagneten gespannt ist und so eine steil an- %, steigende Zusatzfederkraft entwickelt und daß die Bremselemente einseitig an der jeweils zugehörigen Blattfeder befestigt sind, dergestalt, daß ausschließlich die Blattfedern die Bewegung der Bremselemente bei ihrem Hub führen und die bei der Bremsung auftretenden Tangentialkräfte auf den Ringmagneten oder dessen Halterung übertragen.

Durch die französische Patentschrift 997 280 ist es an sich bekannt, die Bremselemente einer Elektromagnetbremse an Blattfedern zu befestigen, welche wiederum — im Gegensatz zur Erfindung — an einer Trommel befestigt sind. Diese Elektromagnetbremse ist jedoch nicht für den Einsatz in einem Bremsmotor geeignet, da die Bremsung bei Stromfluß erfolgt. Dabei ist die auf Grund der Bedingung a) bestehende Schwierigkeit nicht gegeben, da die Kraft der ver_r wendeten Blattfedern nur ausreichen muß, den Restmagnetismus des Elektromagneten zu überwinden. Die Bremskraft selbst wird durch die Anzugskraft des Elektromagneten erzeugt.

Weitere Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt eines erfindungsgemäßen Bremsmotors,

F i g. 2 eine erste Ausführungsform,

F i g. 3 eine zweite Ausführungsform,

F i g. 4 eine dritte Ausführungsform der Anordnung und Befestigung der Bremselemente,

F i g. 5 ein Diagramm.

Der Bremsmotor gemäß der Erfindung besitzt in üblicher Weise eine Welle 1, die einen Läufer 2 trägt, welcher mit einem Ständer 3 zusammenarbeitet. Die Welle 1 ist in Lagern 4 und S gelagert. Auf einen sich über das Lager 5 hinaus erstreckenden Wellenstummel 6 der Welle 1 ist eine Bremstrommel 7 aufgekeilt, welche der Ableitung der Bremswärme dienende Kühlflügel 8 trägt.

Koaxial zu der Welle 1 ist ein im Querschnitt U-Profilförmiger Ringmagnet 9 feststehend angeordnet, welcher zwei radial nach außen abstehende Ringschenkel 10 und 11 besitzt. In der Höhlung zwischen den Schenkeln 10 und 11 ist eine Magnetspule 12 angeordnet, welche vorzugsweise mit Gleichstrom beschickt wird, wobei dann einer der Ringschenkel 10, 11 den Nordpol und der andere den Südpol bildet. Wechselweise kann der Ringmagnet 9 im Querschnitt doppel-U-profilförmig sein. Es werden dann zwei Magnetspulen verwendet, die gegensinnig vom Gleichstrom durchflossen werden.

Weiterhin könnte theoretisch der Ringmagnet 9 rotieren und die Bremstrommel 7 stillstehen. In diesem Falle wären jedoch dann Schleifkontakte für die

ίο Stromversorgung des Ringmagneten erforderlich, was zu einer gewissen Unsicherheit führen würde. Außerdem wäre dann die Ableitung der Bremswärme nicht so gut, da die bei der Rotation der Kühlflügel 8 entstehende Turbulenz der Luftströmung fehlen würde.

In dem Ringraum zwischen der Innenfläche der Bremstrommel 7 und den Außenflächen der Schenkel 10 und 11 des Ringmagneten 9 sind nun Bremselemente angeordnet, wie dies an drei Ausführungsbeispielen in den Fig.2 bis 4 dargestellt ist. Die Anordnung erfolgt dabei immer in der Weise, daß durch ein einziges an dem Ringmagneten 9 befestigtes Federelement sowohl der Andruck des Bremselementes an die Bremstrommel 7 als auch die Führung desselben bei der Hubbewegung und die Über- tragung der bei der Bremsung auftretenden Tangentialkräfte auf den Ringmagneten 9 erfolgt.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform ist eine im Ausgangszustand im wesentlichen geradlinig verlaufende Blattfeder 13 vorgesehen, auf weleher zwei Bremselemente 14 und 15 befestigt sind. Die Bremselemente bestehen je aus einem gekrümmten Ankerblech 16, auf welches ein Bremsbelag 17 aufgenietet ist. Die Befestigung der Bremselemente 14 und 15 auf der Feder 13 erfolgt nun mittels Schrauben 18 in der Weise, daß die Blattfeder in die konkave Höhlung des Ankerbleches 16 hineingezogen wird. Dadurch winkeln sich die Bezirke 19 der Blattfeder 13 etwas ab. Wenn die Magnetspule 12 unter Spannung gesetzt wird, dann tauchen die Schrauben 18 in den Zwischenraum zwischen die Schenkel 10 und 11 ein, so daß also die Bezirke 19 unmittelbar auf den Oberflächen der Schenkel 10,11 aufschlagen. Der weitere Anzug führt dann zu einer gewissen Streckung der Feder 13.

Die dabei vorliegenden Kraftverhältnisse sind in dem in F i g. 5 dargestellten Diagramm schematisch aufgezeichnet. Die Federkraft wird so bemessen, daß sie bei Beginn der Lüftung der Bremse von der Zugkraft des Ringmagneten überwunden wird. Die Zugkraft des Ringmagneten nimmt entsprechend den magnetischen Gesetzen beim Anzugshub mit höherer Potenz zu als die Federkraft. Die durch das Aufschlagen der Bezirke 19 entstehende Zusatzkraft sorgt nun dafür, daß die stärkere Zugkraft des Magneten ohne Rückprellungen gut aufgenommen wird. Bei der Stromabschaltung steht durch die Zusatzkraft außerdem ein Kraftreservoir zur Verfügung, auf Grund dessen ein bedeutend rascheres Abheben der Blattfederbezirke 19 von dem Ringmagneten und eine Beschleunigung der Bremselemente 14 und 15 in Richtung auf die Innenfläche der Bremstrommel erreicht wird. Bei der Streckung der Feder 13 im letzten Teil des Hubes tritt außerdem eine gleitende. Bewegung der Enden der Bezirke 19 tangential auf den Flächen der Schenkeln und 12 auf. Es zeigte sich, daß die dabei auftretende, an sich geringe Reibung eine gewisse Dämpfung des Aufprallstoßes liefert und ein Zurückprellen der Bremselemente 14

und 15 verhindert. Die Schwingung wird dabei schon in der ersten. Halbwelle gedämpft.

Die Magnetspule 12 wird zweckmäßigerweise — wie erwähnt — mit Gleichstrom beschickt. Da die Motoren im allgemeinen mit Wechselstrom oder Drehstrom betrieben werden, muß eine entsprechende Gleichrichter-Einrichtung vorgesehen werden. Da der Abfall der Magnetkraft einem zeitlich recht langen Exponentialgesetz folgt, würde es normalerweise ziemlich lange dauern, bis auf Grund des zusammenfallenden Magnetfeldes die Zugkraft des Magneten unter den in Fig. 5 eingezeichneten Punkt 2 abgefallen ist. Erst ab da würde die Hubbewegung der Bremselemente 14 und 15 beginnen. Durch die auftretende Zusatzkraft wird dieser Zeitfaktor auf ein Bruchteil verkürzt, was nun wiederum möglich macht, daß eine wechselstromseitige Abschaltung vor dem Gleichrichter möglich ist. Dies verringert jedoch den schaltungstechnischen Aufwand beträchtlich. Außerdem wird der Sicherheitsfaktor ao erhöht, da somit auf alle Fälle gewährleistet ist, daß zusammen mit der Motorstromabschaltung auch sofort der Einfall der Bremselemente 14 und 15 beginnt.

Die Zusatzkraft kann auch in anderer Weise, z. B. durch Zusatzfedern, erzielt werden. Auch wenn der Anstieg weniger steil ist, ergeben sich bereits Vorteile.

Die Blattfeder 13 ist an ihrer Mitte mittels in die Schenkel 10 und 11 eingreifender Schrauben 20 an dem Ringmagneten befestigt. Für den Fall, daß eine Bremsung in bedeutend stärkerem Maße in einem Drehsinn der Motorwelle 1 erwünscht ist als in dem anderen Drehsinn, dann wird jeweils nur ein Bremselement an einer Blattfeder befestigt und die Blattfeder mit ihrem Ende am Ringmagneten befestigt und zwar so, daß sämtliche Bremselemente von ihren Befestigungspunkten im selben Drehsinn liegen.

Aus Übersichtlichkeitsgründen, insbesondere um die Knickung der Blattfeder 13 zu zeigen, ist der Abstand der Bremselemente 14 und 15 übertrieben dargestellt. In der Praxis kann gerade so viel Platz gelassen werden, daß die Schraube 20 Platz findet. Selbstverständlich sind um den Umfang des Ringmagneten gleichmäßig verteilt noch weitere Blattfedern 13 mit ihren Bremselementen 14 und 15 angeordnet.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform besteht die Blattfeder 21 aus einem Dreiviertel-Ring, dessen Durchmesser etwas größer gehalten ist als der Außendurchmesser des Ringmagneten 9. Die Blattfeder 21 trägt Bremselemente 22 und 23, welche sich beispielsweise über ein Viertel des Gesamtumfanges erstrecken. Es zeigte sich, daß diese Ausführungsform gegen Abnutzung sehr unempfindlich ist, d. h., die Bremskraft bleibt auch bei Abnutzung der Bremsbeläge voll erhalten, da am Anfang die Bremselemente 22 und 23 nur mit einem Teil ihrer Fläche an der Innentrommel anliegen, während bei Abschliff des Bremsbelages damit mit etwas nachlassender Federkraft eine größere Fläche zur Anlage an der Bremstrommel kommt.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform sind Bremselemente 24 je an einer rechtwinklig abgewinkelten oder gekröpften Blattfeder 25 befestigt, welche mit mehreren Schrauben 26 an den Seitenflächen des Ringmagneten 9 angeschraubt ist.

Gemäß der Erfindung gelingt es also, mittels einer einzigen Blattfeder sowohl eine Führung der Bremselemente 14, 15, 22, 23 oder 24, als auch den entsprechenden Andruck derselben an die Bremstrommel 7 und eine Übertragung der bei der Bremsung entstehenden Tangentialkräfte auf den Ringmagneten 9 zu bewerkstelligen. Die Lösung ist konstruktiv äußerst einfach und bietet die beschriebenen Vorteile.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   I. Bremsmotor, der eine Innenbacken-Bremstrommel, einen Ringmagneten mit ringförmiger Erregerspule und daran oder an dessen Halterung befestigte einzelne Bremselemente aufweist, welche beim Bremsen durch die Kraft von gegenüber dem Ringmagneten abgestützten Federn an die Innenfläche der Bremstrommel angedrückt und beim Lüften gegen diese Wirkung der Federn vom Magneten angezogen sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   die Federn sind Blattfedern (13, 21, 25) und im Sinne einer Zusatzfeder geformt oder ¹S mit einer solchen versehen, die gegen Ende des Lüftungshubes durch Auflage am Ringmagneten .gespannt ist und so eine steil ansteigende Zusatzfederkraft entwickelt;
   die Bremselemente (14, 15, 22, 23, 24) sind einseiiig an der jeweils zugehörigen Blattfeder (13. 21, 25) befestigt, dergestalt, daß ausschließlich die Blattfedern (13, 21, 25) die Bewegung der Bremselemente (14, 15, 22, 23, 24) bei ihrem Hub führen und die bei der. Bremsung auftretenden Tagentialkräfte auf den Ringmagneten (9) oder auf dessen Halterung übertragen.
2. 2. Bremsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (13, 21, 25) so abgewinkelt sind, daß gegen Ende des Lüftungshubes die im Bereich der Bremselemente (14, 15, 22, 23, 24) befindlichen Blattfederbezirke auf die Polflächen des Magneten (9) aufschlagen und sich strecken.
3. 3. Bremsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwinkelung der Blattfedern dadurch erzielt wird, daß die dem Ringmagneten zugewendete Fläche jedes Bremselementes konkav ausgebildet ist und daß die Blattfedern mittels einer in der Mitte des Bremselementes eingreifenden Schraube (18) unter Abwinkelung in die konkave Höhlung gezwängt sind.
4. 4. Bremsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern je aus einem länglichen Streifen bestehen, dessen Breite etwa der Breite des Ringmagneten (9) entspricht und daß sie mit ihrer Längserstreckung tangential zu dem Ringmagneten (9) angeordnet sind.
5. 5. Bremsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (13, 21, 25) in ihrer Grundform gerade oder so weit gebogen oder abgewinkelt sind, daß ihr Krümmungsradius größer als der Krümmungsradius des Ringmagneten (9) ist.
6. 6. Bremsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Blattfeder an ihren beiden Enden je ein Bremselement trägt und mit ihrer Mitte an dem Ringmagneten (9) befestigt ist.
7. 7. Bremsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (25) rechtwinklig abgewinkelt oder gekröpft und an der einen axialen Seitenfläche des Magneten (9) befestigt sind.

   Die Erfindung bezieht sich auf einen Bremsmotor, der eine Innenbacken-Bremstrommel, einen Ringmagneten mit ringförmiger Erregerspule und daran oder an dessen Halterung befestigte einzelne Bremselemente aufweist, welche beim Bremsen durch die Kraft von gegenüber dem Ringmagneten abgestützten Federn an die Innenfläche der Bremstrommel angedrückt und beim Lüften gegen diese Wirkung der Federn vom Magneten angezogen sind. Ein solcher Bremsmotor ist bekannt (deutsche Patentschrift 760 064.

   Wenn bei Abschaltung des Motorstromes ein sofortiger Stillstand der Motorwelle erwünscht oder unbedingt erforderlich ist, setzt man im allgemeinen Bremsmotoren ein, z. B. Motoren, bei denen an einem oder an beiden Enden der Motorwelle selbst entsprechende Bremseinrichtungen angeordnet sind. Insbesondere werden Bremsmotoren für Hebezeuge aller Art, z. B. für Bauaufzüge, verwendet. (Prospekt DZ 309 der Firma DEMAG-»Wegweiser« für Bremsprobleme in der Antriebstechnik).

   Es sind nun Bremsmotoren, z. B. mit Konus- oder Scheibenbremsen bekannt, bei denen durch axiales Verschieben eines Bremselementes gegenüber einem anderen Gegenelement die Bremsung erzielt wird. Diese Motoren haben den Vorteil, daß sich die axiale Verschiebung konstruktiv relativ einfach bewerkstelligen läßt, (deutsche Patentschrift 434 701, USA.-Patentschrift 2514694).

   Bekannte Bremsmotoren mit elektro-magnetisch gelüfteter Innenbackenbremse (deutsche Patentschrift 760 064, USA.-Patentschrift 2 396 950) weisen eine am Motor befestigte Bremstrommel, einen geräte-, festen Magneten Und daran befestigte Bremselemente auf, welche beim Bremsen durch die Kraft von Federn an die Innenfläche der Bremstrommel angedrückt und beim Lüften gegen die Wirkung der Federn vom Magneten angezogen und damit abgehoben werden. Solche Bremsmotoren besitzen die den Backenbremsen zukommenden Vorteile. Die Bremsung spricht äußerst rasch an, d. h. die sogenannte »Tippzeit« beträgt nur 0,01 bis 0,05 Sek., was beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, insbesondere bei Bohrwerken, Spindeln od. dgl. gestattet, den Weiterlauf des Rotors auf wenige Winkelgrade zu begrenzen. Ein weiterer Vorteil liegt in dem geringen Verschleiß, so daß das unangenehme Auswechseln der Bremsbeläge nur sehr selten zu erfolgen hat. Trotz dieser Vorteile wurden Bremsmotoren mit Innenbackenbremsen wegen auftauchender Schwierigkeiten nicht sehr häufig eingesetzt. Es sind nämlich folgende Bedingungen zu erfüllen:

   a) Die Bremselemente müssen mit großer und das geforderte Bremsmoment gewährleistender Federkraft an die Innenfläche der Bremstrommel angedrückt werden.

   b) Die Bremselemente müssen bei ihrer Hubbewegung so geführt werden, daß ein, ungleichmäßiger Eingriff derselben vermieden wird und keine Abnutzung der Bremsbeläge zustandekommt, die einen starken Einfluß auf das Bremsverhalten haben.

   c) Die bei der Bremsung auftretenden Tangentialkräfte müssen mit entsprechendem Sicherheitsfaktor auf das relativ zur Bremstrommel fest-