DE68914940T2

DE68914940T2 - Wirbelstrombremse.

Info

Publication number: DE68914940T2
Application number: DE68914940T
Authority: DE
Inventors: Kenji Araki; Takashi Kobayashi; Jyunichi Miyamae; Akira Saito
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Proterial Ltd
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1989-08-30
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: CA1315328C; KR940001732B1; KR900006704A; EP0367387A3; EP0367387A2; DE68914940D1; EP0367387B1; US5064029A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Wirbelstrombremse zur Verwendung in Fahrzeugen mit großer Zuladung, wie etwa Busen, Lastkraftwagen und dergleichen.
Es gibt drei Arten von Verlangsamern bzw. Bremsen, die gegenwärtig in Fahrzeugen mit großer Zuladung verwendet werden. Dabei handelt es sich um eine Fußbremse, welche als Hauptbremse dient, eine Auspuffbremse, welche als Hilfsbremse dient und um eine Wirbelstrombremse zur stabilen Verlangsamung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges während längerer Bergabfahrt, wobei ein Heißwerden der Fußbremse somit vermieden wird. Genauer wird dieses Heißwerden der Fußbremse tatsächlich dann bewirkt, wenn sich der Belag der Fußbremse außergewöhnlich abnutzt oder wenn ein Nachlassen der Wirksamkeit auftritt. Bei dem Nachlassen der Wirksamkeit handelt es sich um eine Erscheinung, bei welcher sich die Bremskraft verringert, wenn die Temperatur der Bremse zunimmt.
Diese Wirbelstrombremse umfaßt eine Anzahl von Elektromagneten, von denen jeder wiederum einen Eisenkern und eine Elektromagnetspule aufweist, die um den Eisenkern gewickelt ist, um als Magnetpole zu wirken, und ferner umfaßt die Bremse Scheiben, die sich an den Seiten der Magnetpole befinden, und wenn diese Elektromagneten über eine Batterie des Fahrzeugs erregt werden, werden Magnetfelder erzeugt, um durch das Auftreten einer Wirbelstromerscheinung in die Richtung, in welche die Geschwindigkeit der Scheiben verringert wird, ein Moment zu erzeugen, wodurch eine Bremskraft erzielt wird (siehe Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 61574/75).
Dem Stand der Technik entsprechende Wirbelstrombremsen sind sehr schwer und voluminös, da Elektromagneten als Magnetpole verwendet werden, wobei jeder Elektromagnet einen Eisenkern und eine um den Eisenkern gewickelte Elektromagnetspule aufweist, und dies ist der Nachteil gewöhnlicher Wirbelstrombremsen, wenn diese in Fahrzeugen eingebaut werden, die nur ein begrenztes Gewicht und einen begrenzten Raum für den Einbau einer solchen Bremse aufweisen. Ferner setzen die dem Stand der Technik entsprechenden Wirbelstrombremsen eine konstante Erregung voraus, während ein Bremsvorgang ausgeführt wird und dies setzt eine Erhöhung der Kapazität sowie der Elektrizitätserzeugungsfunktion der Batterie voraus, da an der Batterie ein hoher Stromverbrauch auftritt. Wenn die Elektromagnetspulen über einen langen Zeitraum erregt werden, erhöht sich aufgrund des Widerstandes in den Spulen die Erzeugung Joulescher Wärme und dadurch wird wiederum die Temperatur der Lager erhöht, die sich in der Nähe der Elektromagneten befinden. Da der Fluß einer großen Elektrizitätsmenge bewirkt wird, besteht ferner das Risiko, daß in einem elektrischen System eine elekrische Entladung auftritt, und zwar aufgrund der Verschlechterung der Isolierung und somit können die Wirbelstrombremsen dieses Typs nicht in Fahrzeugen eingesetzt werden, welche wie etwa Tankwagen oder dergleichen, explosive Stoffe befördern.
Im Gegensatz dazu werden in den Wirbelstrombremsen anstelle der Elektromagneten Dauermagneten verwendet.
GB-A-719.303 offenbart eine Wirbelstromkupplung mit einem Rotor, der an ein Ende einer Drehwelle befestigt ist, mit einem Tragring, der koaxial zu dem Rotor ist, wobei sich zwischen dem Rotor und dem Tragring ein vorbestimmter Zwischenraum befindet, mit einer Mehrzahl von Dauermagneten, die an der externen Umfangsoberfläche des Tragrings so angebracht sind, daß deren Magnetpole in paralleler Richtung zu der Achse des Tragrings ausgerichtet sind, und daß die Polaritäten benachbarter Dauermagneten der Mehrzahl von Dauermagneten zueinander entgegengesetzt gerichtet sind und mit einem Verstellmechanismus zum axialen Versatz des Tragrings zwischen einer ersten Position, an der die Poloberflächen aller Dauermagneten die innere Umfangsoberfläche des Rotors konfrontieren, und einer zweiten Position, an der die Poloberflächen aller Dauermagneten wesentlich von der inneren Umfangsoberfläche des Rotors abweichen.
Bei der Verwendung von Polmagneten ist bei deren Einrichtung ein hoher Genauigkeitsgrad notwendig. Ferner werden für die Bremskraft unerhebliche Blind-Wirbelstrombestandteile verringert, und es ist schwierig eine hohe Bremswirksamkeit zu erreichen. Da die Dauermagneten ferner dem Einfluß der Demagnetisierungskraft unterliegen, welche durch die in den Scheiben erzeugte Wirbelstromerscheinung erzeugt wird, neigen sie dazu, demagnetisiert zu werden. Es ist eine allgemeine Ansicht, daß herkömmliche Dauermagneten (zum Beispiel ein Alinoco-Magnet) der Demagnetisierungskraft nicht standhalten können.
In letzter Zeit wurden Magneten mit hohen magnetischen Eigenschaften entwickelt und dabei handelt es sich um Seltenerd- Eisen-Bor-Magneten oder dergleichen. Jedoch weisen die Magneten dieser Art den inhärenten Nachteil auf, daß sie dazu neigen, durch die Temperatur beeinflußt zu werden und deren magnetische Eigenschaften gehen bei einem Temperaturanstieg zurück. Ein weiterer, den Seltenerd-Eisenmagneten eigener Nachteil ist es, daß sie sehr leicht oxidieren und dazu neigen, sich aufgrund von Korrosionen unter rauhen Umgebungsbedingungen (etwa bei hoher Luftfeuchtigkeit) zu verschlechtern.
Wenn die Wirbelstrombremse in einem Fahrzeug als Verlangsamer verwendet wird, d.h. als Gefällebremse, da sich diese von normalen Bremsen unterscheidet, so muß die Bremse beim Auftreten einer Anomalität, wie etwa einer Störung, gelöst werden, um einen normalen Fahrzustand des Fahrzeugs zu ermöglichen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wirbelstrombremse zu schaffen, welche die Erregung über einen kurzen Zeitraum voraussetzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Wirbelstrombremse zu schaffen, bei welcher anstelle von Elektromagneten Dauermagneten verwendet werden, wie etwa Seltenerdmagneten oder dergleichen mit hohen magnetischen Eigenschaften.
Der vorliegenden Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Wirbelstrombremse vorzusehen, die so aufgebaut ist, daß sich zwischen den Dauermagneten und den Wärmeeinheiten ein Zwischenschlauch aus ferromagnetischen und unmagnetischen Werkstoffen befindet, um so eine Wärmeübertragung zwischen den relativen Elementen zu vermeiden, wodurch ein Wärmeisolierungseffekt mit äußerst hoher Wirksamkeit erzielt werden kann, wodurch eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften der Dauermagneten vermieden wird, wobei ein magnetischer Weg (ein Magnetkreis) gestaltet wird, um in die Wärmeeinheiten eintretende Magnetflüsse zu führen und so daß das Teilstück, in welchem sich die Dauermagneten befinden und das hocherwärmte Teilstück der Tragelemente zum Tragen der Dauermagneten, zwangsläufig durch Drehen des Rotors gekühlt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt außerdem die weitere Aufgabe zugrunde, eine Wirbelstrombremse zu schaffen, die so aufgebaut ist, daß ein aus ferromagnetischen und unmagnetischen Werkstoffen gestalteter Zwischenschlauch vorgesehen ist, um die Umgebungsbedingungen zu erhalten, in denen die Dauermagneten eingebaut sind, wodurch die Oxidierung der Dauermagneten ebenso vermieden wird, wie eine Beschädigung und Verschlechterung der Oberflächenbeschichtung zum Schutz der Dauermagneten, wobei der Zwischenschlauch so gestaltet ist, daß zwischen den ferromagnetischen und unmagnetischen Werkstoffen noch nicht einmal ein kleiner Zwischenraum möglich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Wirbelstrombremse zu schaffen, die mit einer Sicherheitsvorrichtung zum automatischen Lösen der Bremse versehen ist, wenn an der Bremse eine Anomalität auftritt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Wirbelstrombremse zu schaffen, bei der an der inneren Umfangsoberfläche eines Rotors ein Wirbelstromweg gestaltet ist, um die zur Erzeugung eines Bremsmoments nützlichen Wirbelstromkomponenten zu erhöhen, wobei der Rotor so angepaßt ist, daß er die Poloberflächen der Dauermagneten konfrontiert, um einen hohen Grad der Bremswirksamkeit zu erreichen.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Wirbelstrombremse mit:
einem Rotor, der an einem Ende einer Drehwelle befestigt ist;
einem Tragring, der koaxial mit dem Rotor ist, wobei zwischen dem Rotor und dem Ring für einen vorbestimmten Zwischenraum gesorgt ist;
einer Mehrzahl von Dauermagneten, die so an der äußeren Umfangsoberfläche des Tragrings befestigt sind, daß ihre Magnetpole in paralleler Richtung zu der Achse des Tragrings ausgerichtet sind und daß die Polaritäten aller benachbarten Dauermagneten der genannten Mehrzahl von Dauermagneten entgegengesetzt zueinander sind; und
einem Verstellmechanismus zur axialen Verstellung des Tragrings zwischen einer ersten Position, an welcher die Poloberflächen aller genannten Dauermagneten die innere Umfangsoberfläche des Rotors konfrontieren und einer zweiten Position, an welcher die genannten Poloberflächen aller genannten Dauermagneten wesentlich von der inneren Umfangsoberfläche des Rotors abweichen, gekennzeichnet durch:
einen feststehenden Hauptkörper;
wobei der genannte Tragring an dem feststehenden Hauptkörper axial verstellbar angebracht ist;
ein Gebläse mit axialen Flügeln und mit radialen Flügeln, die entsprechend von einem Tragelement radial nach innen und radial nach außen ausgebildet sind, wodurch ein Vorsprungsteil des Rotors und ein zylinderförmiger Teil desselben verbunden werden;
Leitflügel, die nahe der axialen Flügel an einem Lagerelement ausgebildet sind, welches die genannte Drehwelle so stützt, daß es sich entlang deren Umfang erstreckt; und
Kühlrippen, die sich radial an der äußeren Umfangsoberfläche des genannten Lagerelements befinden.
Vorzugsweise ist zwischen der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils des Rotors und den Außenoberflächen der Dauermagneten ein Zylinder vorgesehen, wobei der Zylinder an dem genannten feststehenden Hauptkörper angebracht ist, wobei der Zylinder aus einem unmagnetischen Werkstoff gestaltet ist und wobei aus einem ferromagnetischen Werkstoff gestaltete Platten an Positionen in dem Zylinder plaziert werden, welche die Dauermagneten konfrontieren.
Vorzugsweise werden für die obengenannten Dauermagneten Seltenerdmagneten mit hohen magnetischen Eigenschaften verwendet, und zwar zum Beispiel Seltenerd-Kobalt-Magneten, Seltenerd-Eisen- Bor-Magneten, usw.
Wenn in der oben definierten Wirbelstrombremse der Tragring, um welchen die Dauermagneten vorgesehen sind, an eine Position bewegt wird, an welcher die Dauermagneten den Rotor konfrontieren können, so bewirkt dies, daß ein Wirbelstrom über die Magnetkreise zu dem Rotor strömt, wobei jeder Magnetkreis zwischen benachbarten Dauermagneten ausgebildet ist, um ein hohes Bremsmoment zu erzeugen.
Im Gegensatz dazu wird das zu erzeugende Bremsmoment gering, wenn der Tragring mit den Dauermagneten von der obengenannten Position der vollen Konfrontation zurück bewegt wird, und das zu erzeugende Bremsmoment nimmt ab. Wenn der Tragring mit den Dauermagneten ganz zurückgezogen ist und vollständig von dem Rotor abweicht, ohne daß dazwischen jegliche magnetische Beziehung beibehalten wird, so wird der Bremszustand gelöst.
Die Wirbelstrombremse kann so an der Karosserie eines Fahrzeugs angebracht werden, daß die Enden der Drehwelle über Kreuzstücke mit einer Antriebswelle verbunden sind, und zwar an deren Mittelpunkt.
Wenn die Drehwelle der Bremse durch die Drehwirkung der Antriebswelle gedreht wird, so dreht sich auch der Rotor. Es wird bewirkt, daß durch axiale Flügel angesaugte Außenluft durch einen Zwischenraum, der zwischen dem Lagergehäuseschlauch und einem Innenschlauch einer magnetischen Abschirmung ausgebildet ist, und über die Leitflügel nach hinten fließt, um ausgelassen zu werden. Während dem Rückwärtsfluß gerät die Luft in Kontakt mit dem Lagergehäuseschlauch, den Kühlrippen, dem Innenschlauch der magnetischen Abschirmungsummantelung und einem Tragelement dieser und die durch die Luft beförderte Wärme wird verteilt. Auf der anderen Seite wird bewirkt, daß durch die radialen Flügel fließende Luft nach hinten strömt, um ausgelassen zu werden. Während dem Rückwärtsfluß gerät die Luft ebenfalls in Kontakt mit den an der äußeren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils ausgebildeten Kühlrippen und die durch die Luft beförderte Wärme wird dadurch verteilt.
Ein Teil der durch die radialen Flügel fließenden Luft kann über zwei Schichten von Öffnungen, die zwischen dem zylinderförmigen Teil und dem Zylinder ausgebildet sind, in den Rotor einströmen, um die Abkühlung der Innenoberfläche (Teilstück der höchsten Temperatur) des Rotors zu erleichtern. Außerdem sind diese beiden Schichten von Öffnungen so adaptiert, daß sie eine direkte Wärmeübertragung an die Dauermagneten vermeiden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, werden die Dauermagneten in der Bremse zwangsläufig von deren Vorder- und Rückseiten gekühlt und in einem Zustand gehalten, in welchem die magnetischen Eigenschaften am besten hervorgebracht werden.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Dauermagneten über Metalldruckelemente, die aus einem unmagnetischen Werkstoff gestaltet sind, unter Verwendung von Befestigungsbestandteilen, die aus einem unmagnetischen Werkstoff gestaltet sind, integral an dem aus einem ferromagnetischen Werkstoff gebildeten Tragring angebracht. Warmfeste, elastische Elemente befinden sich in Kontaktteilen zwischen den entsprechenden Metalldruckelementen und den Dauermagneten, um die Differenz der Wärmeausdehnung zu absorbieren und um die Oberflächenbeschichtung über den Dauermagneten zu schützen.
Diese Konstruktion erleichtert die einfache und genaue Einrichtung der Dauermagneten.
In vorteilhafter Weise kann eine Mehrzahl von Luftzylindern vorgesehen sein, von denen jeder eine daran angebrachte Schraubenfeder aufweist, um einen zugeordneten Kolben zum Zurückziehen zu drängen, und zwar durch Nutzung der Federkraft der Schraubenfeder beim Rückgang des Kolbens, wobei die Zylinder umfänglich um einen Rahmen für die Bremse angeordnet sind und wobei Kolbenstangen an ihren fernen Enden mit dem oben beschriebenen Tragring verbunden werden.
Wenn bei dieser Konstruktion Druckluft von einem Verdrängeranschluß zugeführt wird, bewegen sich die Kolben nach vorne und überwinden die Kraft der Schraubenfeder und drücken diese zusammen, und dann wird eine Bewegung des Tragringes bewirkt, um welchen die Dauermagneten umfänglich angeordnet sind. Wenn der Tragring an eine Position bewegt wird, an der die Dauermagneten den Rotor vollständig konfrontieren, so fließt ein Wirbelstrom zu dem Rotor, und zwar über entsprechende Magnetkreise, die zwischen benachbarten Dauermagneten ausgebildet sind, wodurch ein hohes Bremsmoment erzeugt wird.
In dem obigen Zustand, in welchem ein hohes Bremsmoment erzeugt wird, wenn die ausstoßende Druckluft entlüftet wird, während von einem Rückkehranschluß Druckluft zugeführt wird, wird ein Zurückziehen des Magnet-Tragrings bewirkt, und das erzeugte Bremsmoment wird geringer, wenn bewirkt wird, daß die gegenwärtig den Rotor vollständig konfrontierenden Dauermagneten allmählich von dem Rotor abweichen. Ein Lösen des Bremszustands wird bewirkt, wenn ein Zurückziehen der Dauermagneten an eine Positon bewirkt wird, an der sie vollständig von dem Rotor abweichen.
Wenn der Bremsvorgang ferner aufgrund einer Schwierigkeit während dem Bremsvorgang dringend gelöst werden muß, wird von dem Verdrängeranschluß zugeführte Druckluft ausgelassen. Dies ermöglicht, daß die zusammengedrückten und gedrängten Schraubenfedern ausgedehnt werden, um die Kolben durch Druck zu bewegen, und der magnetische Tragring kann sich dann zurückziehen, wodurch der Bremszustand gelöst wird.
Praktischerweise können an den Enden der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils des Rotors elektrisch leitfähige Ringe vorgesehen sein und eine Mehrzahl elektrisch leitfähiger Schlitze befindet sich umfänglich in paralleler Richtung zu der Achse der Drehwelle zwischen diesen elektrisch leitfähigen Ringen, und die Enden der entsprechenden Schlitze sind mit den entsprechenden Ringen verbunden, um im Inneren des zylinderförmigen Teils Wirbelstromwege zu bilden.
Die Bildung der Wirbelstromwege in der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils des Rotors, wie dies oben beschrieben ist, erleichtert aufgrund des niedrigen elektrischen Widerstands den Fluß von Wirbelstrom sowie die Erhöhung der Wirbelstromkomponenten, welche in die axiale Richtung strömen, die sich auf die Bremskraft bezieht. Als Folge daraus wird die Bremskraft stark erhöht, wodurch es möglich wird, ein Fahrzeug über einen großen Geschwindigkeitsbereich zu halten.
Zwischen der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils des Rotors und der externen Oberfläche der Dauermagneten kann ein Zylinder positioniert werden, wobei der Zylinder an einem feststehenden Hauptkörper, der aus einem ferromagnetischen Werkstoff gestaltet ist, befestigt ist. Der Zylinder ist aus einem unmagnetischen Werkstoff gestaltet und aus einem ferromagnetischen Werkstoff gestaltete Platten befinden sich zwischen dem Zylinder und den Dauermagneten an Positionen, an denen der Zylinder die Dauermagneten konfrontiert.
Wie dies oben beschrieben ist, sind für das Bremsen effektive Magnetwege ausgebildet, um die Bremswirksamkeit zu verbessern. Ferner funktioniert der Zylinder wie dies vorstehend beschrieben ist, um eine Wärmeübertragung von der Wärmeeinheit (dem Rotor) zu den Dauermagneten zu vermeiden, sowie zum Schutz der Dauermagneten gegen das Eintreten von Fremkörpern, wie etwa Wasser. Staub, Eisenpulver, usw., von außerhalb der Bremse, wodurch die ursprünglichen Umgebungsbedingungen der Dauermagneten beibehalten werden.
Figur 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Wirbelstrombremse, die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist, wobei sich die Bremse im Bremsvorgang befindet;
Figur 2 ist eine Querschnittsseitenansicht der gleichen Bremse, und zwar in Richtung der Bezugspfeile II aus Figur 1;
Figur 3 ist die gleiche vertikale Querschnittsansicht wie in Figur 1, sie zeigt jedoch die Wirbelstrombremse an einer nichtbremsenden Position;
Figur 4 ist eine rechte Seitenansicht der in der Figur 1 dargestellten Wirbelstrombremse, wobei der Aufbau des Antriebssystems zur Hin- und Herbewegung eines Tragrings mit Dauermagneten gezeigt wird;
Figur 5 ist ein Graph, welcher das Verhältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit eines mit der Wirbelstrombremse, welche Seltenerdmagneten verwendet, versehenen Kraftfahrzeugs und dem von der gleichen Bremse erzeugten Bremsmoment zeigt;
Figur 6 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Wirbelstrombremse gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei sich die Bremse im Bremsvorgang befindet;
Figur 6 stellt ebenso eine vertikale Querschnittsansicht dar, entlang der Richtung der Bezugspfeile VI aus Figur 7;
Figur 7 ist eine Querschnittsseitenansicht der in der Figur 6 dargestellten Wirbelstrombremse, mit vier segmentären Querschnittsseitenansichten, und zwar in die durch die entsprechenden Bezugspfeile VII-A, VII-B, VII-C aus Figur 6 angezeigten Richtungen;
Figur 8 ist eine teilweise Querschnittsansicht in Richtung des Bezugspfeils VIII aus Figur 6;
Figur 9 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der in der Figur 6 dargestellten Wirbelstrombremse;
Figur 10 ist eine Perspektivansicht des Teils eines zylinderförmigen Bestandteils;
Figur 11 zeigt Diagramme, welche ein Beispiel darstellen, in dem Dauermagneten getragen werden, wobei Figur 11A eine teilweise vertikale Querschnittsansicht der Figur 11 zeigt und wobei die Figur 11B einen auseinandergezogenen Perspektivschnitt der in der Figur 11A dargestellten Trageinrichtung darstellt;
Figur 12 ist ein Diagramm, welches eine Wirbelstrombremse darstellt, die in diesem Fall eine ultraleichte Bremse einer einfachen Ausführung darstellt, und zwar ohne Leistungsübertragungswelle oder dergleichen;
Figur 13 ist eine teilweise Vertikalansicht der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils des Rotors des ersten Ausführungsbeispiels, wobei eine modifizierte innere Umfangsoberfläche dargestellt wird;
Figur 14 ist eine teilweise Vertikalansicht der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils des Rotors des zweiten Ausführungsbeispiels, wobei eine modifizierte innere Umfangsoberfläche dargestellt wird;
Figur 15 zeigt erläuternde Ansichten, welche die an der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils des Rotors erzeugten Wirbelstromströme darstellen, wobei die Figur 15A die Wirbelstrom anzeigt, der bei der dem Stand der Technik entsprechenden Bremse auftritt und wobei die Figur 15B den Wirbelstrom zeigt, der gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt wird; und
Figur 16 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit eines Lastkraftwagens mit großer Zuladung, welcher mit der dem Stand der Technik entsprechenden Bremse versehen ist und dem von der gleichen Bremse erzeugten Bremsmoment, sowie das Verhältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit eines Lastkraftwagens mit großer Zuladung, welcher mit der erfindungsgemäßen Bremse versehen ist und dem von der gleichen Bremse erzeugten Bremsmoment.
In bezug auf die Figuren 1 bis 5 wird jetzt eine zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nützliche Wirbelstrombremse beschrieben.
Wie dies in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, ist ein Rotor 3 mit einem U-förmigen Querschnitt, der an dessen äußerer Umfangsoberfläche mit Kühlrippen 2 versehen ist, an einem Ende über eine Drehwelle 1 aufgesetzt und es befindet sich eine Mehrzahl axial verlängernder Tragelemente 5 (in den Zeichnungen sind drei Tragelemente dargestelltI) radial an einem Lagergehäuseschlauch 4, welche die Drehwelle 1 so tragen, daß sie von dieser vorstehen, und die Führungsleisten 6 sind an den Oberflächen der entsprechenden Tragelemente 5 angebracht. Die Gleitsättel 8 sind an der inneren Umfangsoberfläche eines Tragrings 7 bzw. Jochs vorgesehen, dessen Höhe der Länge des zylinderförmigen Teils des Rotors 3 entspricht, um auf den entsprechenden Führungsleisten 6 zu laufen. Dies ermöglicht es, daß sich die entsprechenden Tragringe 7 relativ zu dem Rotor 3 über deren zugeordnete Führungsleisten 6 hin- und herbewegen. Eine Mehrzahl von Dauermagneten (in den Zeichnungen sind zwölf (eine gerade Anzahl) Magneten dargestellt), von denen jeder einen Seltenerdmagneten und einen daran haftenden Polschuh 9 aufweist, ist an der äußeren Umfangsoberfläche des Tragrings 7 in einer Art und Weise vorgesehen, daß die Magnetpole benachbarter Magneten entgegengesetzt zueinander gerichtet werden.
Ein Zylinder 11 mit dem gleichen Innendurchmesser wie der zylinderförmige Teil des Rotors 3 ist getrennt an der Verlängerung des Rotors 3 so vorgesehen, daß er an einer Deckelplatte 12 gehalten wird, die an der Endfläche des Lagergehäuseschlauchs 4 angebracht ist, und dieser Zylinder 11 und die Deckelplatte 12 bilden zusammen ein magnetisches Abschirmumgehäuse zur Vermeidung eines Magnetismusausstritts aus der Bremse, während sich diese im Bremsvorgang befindet.
Durch die Gestaltung des Rotors 3 und des das Gehäuse bildenden Zylinders 11 aus einem Werkstoff, durch welchen Magnetflüsse leicht hindurchtreten können (zum Beispiel kohlenstoffarmer Stahl oder dergleichen), können sich die Dauermagneten 10 ruhig hin- und herbewegen. Die Konstitution des Gehäuses ist nicht auf die in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte Konstitution beschränkt und sie kann frei ausgewählt werden, solange sie eine magnetische Abdichtungsfunktion ausübt und es ermöglicht, daß sich die Dauermagneten 10 ruhig hin- und herbewegen. An jeder der drei Gleitsättel 8, die an der inneren Umfangsoberfläche des Tragrings 7 vorgesehen sind, ist eine Mutter 13 vorgesehen, und zwar an einem Punkt in der Mitte des Sattels 8, um von diesem vorzustehen, und eine Schraubwelle 14 ist so adaptiert, daß sie an einem Ende der Mutter 13 in diese geschraubt werden kann und welche an dem anderen Ende drehbar auf einem Lager 15 getragen wird, das an der Deckelplatte 12 angebracht ist. Nahe dem drehbar gelagerten Ende der Schraubwelle 14 ist ein Zahnrad 16 vorgesehen, und zwar für einen Zahneingriff mit einem Zwischenzahnrad 18 mit einem großen Durchmesser, welches über dem Lager 17 drehbar auf dem Lagergehäuseschlauch 4 getragen wird. Dieses Zwischenzahnrad 18 ist ferner so adaptiert, daß es mit einem Antriebsrad 20 (siehe Figur 4) eingreift, welches an einer Hauptwelle eines an der Deckelplatte 12 angebrachten Motors 19 vorgesehen ist.
Die vorstehend beschriebene Bremse ist an der Karosserie eines Fahrzeugs durch eine Metallbefestigung 21 angebracht, welche an dem Zylinder 11 vorgesehen ist, wobei die Enden der Drehwelle 10 an einer Zwischenposition der Antriebswelle über Kreuzstücke mit der Antriebswelle verbunden sind.
Wenn der Tragring 7 bei dieser Bremse, wie dies in Figur 3 dargestellt ist, an eine zweite Position zurückgezogen wird, an welcher eine Gruppe von Dauermagneten vollständig von dem Rotor abweicht, so fließt kein Wirbelstrom in den Rotor 3, wodurch sich der Rotor 3 mit einem vorbestimmten Moment drehen kann. Die Bremse befindet sich in einem sogenannten "bremsfreien" Zustand.
Wenn der Motor 19 in diesem "bremsfreien" Zustand betätigt wird, so dreht sich die Schraubwelle 12 über das Antriebsrad 20, das Zwischenrad 18 und das Zahnrad 16. Dies ermöglicht es, daß sich der Tragring über die Mutter 13 nach vorne zu dem Rotor 3 bewegt, bis der Ring eine erste Position erreicht, an welcher die gesamte Fläche der entsprechenden Polschuhe die innere Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils des Rotors 3 vollständig konfrontiert, wobei dazwischen ein vorbestimmter Zwischenraum bestehen bleibt. In diesem Zustand erhält man das maximale Bremsmoment und die Fahrzeuggeschwindigkeit wird in bemerkenswerter Weise verringert.
Wenn sich der Motor andererseits in die Umkehrrichtung dreht, so wird in dem Zustand, an dem das maximale Bremsmoment erzielt wird, um die Dauermagnetgruppe zurück zu bewegen, das Bremsmoment allmählich verringert, während die Konfrontationsfläche zwischen dem Rotor und den Dauermagneten kleiner wird, und dies dauert solange an, bis sich die Bremse wieder in dem in der Figur 3 dargestellten "bremsfreien" Zustand befindet.
Wenn somit nur eine geringe Bremskraft benötigt wird, kann die Position der Dauermagneten so angepaßt werden, daß sich diese an einer Position befinden, an der die Konfrontationsfläche zwischen den Dauermagneten und dem Rotor zwischen die Position der vollen Konfrontation und die Position der vollen Abweichung gelangt. Diese Art der Positionsregelung kann durch den Einbau verschiedenartiger Positionssensoren (nicht abgebildet) zur Regelung des Motorantriebs erreicht werden. In diesem Ausführungsbeispiel haftet der Polschuh über der Oberfläche des Magnetpols jedes Dauermagneten, jedoch ist der Polschuh kein wesentliches Element für die Verwirklichung der vorliegenden Erfindung.
Es wurde ein Versuch bezüglich der Momentregelung durchgeführt und die Ergebnisse dieses Versuchs sind in Figur 5 dargestellt. Die Bremsmomente in den folgenden Zuständen wurden bei vorbestimmten Geschwindigkeiten gemessen: (A) volle Konfrontation zwischen dem Rotor und den Seltenerdmagneten, (B) 3/4 Konfrontation zwischen den relativen Elementen und (C) 1/2 Konfrontation zwischen den gleichen Elementen.
Bei dieser Bremse wird bewirkt, daß sich die Dauermagneten dadurch hin- und herbewegen, daß die durch die Schraubwelle und die Mutter erzeugte Schraubkraft genutzt wird, wobei jedoch auch andere Mechanismen verwendet werden können, von denen einer später beschrieben wird.
Bei der vorstehend beschriebenen Bremse der vorliegenden Erfindung kann die Bremskraft leicht geregelt werden, da das zu erzeugende Bremsmoment durch Veränderung der Konfrontationsfläche zwischen dem Rotor und den Dauermagneten eingestellt werden kann und ferner kann ein großer Bereich von Geschwindigkeitsverringerungen behandelt werden.
Genauer, können das Gewicht und das Volumen der Bremse gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu den dem Stand der Technik entsprechenden Bremsen um 40% verringert werden und der Leistungsverbrauch der erfindungsgemäßen Bremse beträgt nur 1/50 bis 1/100 des Verbrauchs der dem Stand der Technik entsprechenden Bremse.
In bezug auf die Figuren 6 bis 10 wird als nächstes eine Wirbelstrombremse gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie dies in den Figuren 6 und 7 dargestellt ist, ist an einem Ende der Drehwelle 1 ein Vorsprungsteilstück 22 aufgesetzt, welches mit einem zylinderförmigen Teil 32, das an der äußeren Umfangsoberfläche Kühlrippen aufweist, durch ein Tragelement mit zwei Flügeln verbunden ist. Dieses Tragelement weist zwei Flügelarten auf: die axialen Flügel 35 und die radialen Flügel 36, die entsprechend an der inneren Umfangsseite und der äußeren Umfangsseite vorgesehen sind. Ein innerer Schlauch 111 des magnetischen Abschirmungsgehäuses wird auf axial verlängernden Trageplatten 5 getragen, die sich radial an dem Lagergehäuseschlauch 4 befinden, welcher die Drehwelle 1 drehbar lagert. Die an der Umfangsoberfläche des Lagergehäuseschlauchs 4 so ausgebildeten Kühlrippen 28, daß sie von diesem vorstehen, sind so adaptiert, daß sie zwischen den entsprechenden benachbarten Trageplatten 5 positioniert werden. Eine Gruppe von Leitflügeln 37, die sich radial an einem Befestigungsschlauch 71 befinden, der an der Endfläche des Lagergehäuseschlauchs 4 angebracht ist, ist so adaptiert, daß sie in dem Zwischenraum zwischen den axialen Flügeln 35 und den Kühlrippen 28 (Figur 4) positioniert werden. Die axial verlängernden Führungsleisten 6 sind an der äußeren Umfangsoberfläche des inneren Schlauchs 111 zum Beispiel an Positionen vorgesehen, an denen sie den Umfang des inneren Schlauchs 111 in gleiche Teile teilen. Der Gleitsattel 8 ist an der inneren Umfangsoberfläche des Tragrings 7 vorgesehen, und zwar mit einer Höhe, die der Länge des zylinderförmigen Teils 32 des Rotors 3 entspricht und mit einer Querschnittsfläche, die es den Magnetflüssen, welche die Dauermagneten halten, ermöglicht, leicht durch diese so hindurchzufließen, daß sie auf den Führungsleisten 6 laufen und dies ermöglicht es, daß sich der Tragring 7 relativ zu dem Rotor 3 über die Führungsleisten 6 hin- und herbewegt. Die Dauermagneten 10, die jeweils einen Seltenerdmagneten umfassen, sind umfänglich um die äußere Umfangsoberfläche des Tragrings 7 vorgesehen, so daß die Magnetpole benachbarter Magneten zueinander entgegengesetzt gerichtet werden.
Wie dies in einer vergrößerten Ansicht aus Figur 9 dargestellt ist, befindet sich ein aus einem magnetdurchlässigen Werkstoff gestalteter Zylinder 121 zwischen der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils 32 des Rotors und den Dauermagneten 10, und der Zylinder 11, welcher den gleichen Durchmesser wie der Zylinder 121 aufweist, ist an einer Verlängerung desselben vorgesehen. Somit bilden die Zylinder 121 und 11 zusammen einen externen Schlauch für das magnetische Abschirmgehäuse, und an den Enden der äußeren und inneren Schläuche 11, 111 ist eine Deckelplatte 112 vorgesehen, um das magnetische Abschirmgehäuse zu bilden. Die magnetische Abschirmung wird hauptsächlich durch den äußeren Schlauch 11 erzielt. Aus diesem Grund muß der äußere Schlauch 11 diese ferromagnetischen Eigenschaften aufweisen sowie eine Querschnittsfläche, die es ermöglicht, daß darin Magnetkreise gebildet werden. Die verbleibenden Teilstücke des magnetischen Abschirmgehäuses dienen zum Schutz der Dauermagneten gegen das Eindringen von Wärme, Staub und Wasser.
Wie dies aus der teilweisen Perspektivansicht des Zylinders 121 in Figur 10 ersichtlich ist, ist der Zylinder 121 zwischen der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils 32 des Rotors 3 und der äußeren Oberfläche der Dauermagneten 10 vorgesehen und an dem feststehenden Zylinder 11 angebracht. Der Zylinder 121 ist aus einem unmagnetischen Werkstoff hergestellt. Ferromagnetische Platten 122 sind an Positionen eingefügt, an denen der unmagnetische Zylinder 121 die Dauermagneten 10 konfrontiert.
In diesem Aufbau sind die Magnetkreise zum Führen der Magnetflüße von den Dauermagneten 10 zu dem Rotor 3 ohne Verlust in dem "bremsenden" Zustand gestaltet, und zwar durch die Gestaltung der Teilstücke des Zylinders 121, welche die Dauermagneten 10 konfrontieren, aus einem ferromagnetischen Werkstoff und durch die Gestaltung des verbleibenden Teils des Zylinders aus einem unmagnetischen Werkstoff. Außerdem wird eine effektive Wärmeisolierung erzielt und es wird wirksam vermieden, daß Wasser, Staub, Eisenpulver, usw., in das Innere der Bremse eintreten.
Der Zylinder 121 ist beispielsweise aus Aluminiumguß hergestellt und die Platten 122 aus kohlenstoffarmem Stahl sind vorzugsweise zusammen gegossen, so daß sie an vorbestimmten Positionen vergraben werden. Dadurch wird der Zusammenbau der Komponenten ebenso erleichtert wie die Behandlung des Eindringens von Gas, Wasser, usw..
Wie dies in der vergrößerten Ansicht aus Figur 9 dargestellt ist, ist ein kleiner Zwischenraum zwischen der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils 32 des Rotors 3 und der äußeren Oberfläche des Zylinders 121 und den Platten 122 ausgebildet. Dies ermöglicht es, daß ein Teil der durch die radialen Flügel 36 strömenden Außenluft durch die Öffnung fließt, wodurch die Kühlung der inneren Oberfläche (der Bereich der höchsten Temperatur) des Rotors 3 erleichtert wird. Ferner wird durch diese Öffnung die direkte Wärmeübertragung von den Dauermagneten 10 zu dem Rotor 3 vermieden.
Die Mutter 13 ist an jedem der drei an der inneren Oberfläche des Tragrings 7 vorgesehenen Gleitsättel 8 an einer Mittelposition jedes Sattels vorstehend von diesem vorgesehen, und die Schraubwelle 14, die zum Einschrauben in jede Mutter 13 an einem Ende adaptiert ist, wird an dem anderen Ende des Lagers 15 drehbar gelagert, welches an der Deckelplatte 112 des magnetischen Abschirmungsgehäuses angebracht ist. Die Hauptwelle des an der Außenseite der Deckelplatte 112 angebrachten Motors 19 ist mit dem einen Ende der geschraubten Welle 14 so verbunden, daß sie durch den Getriebezug 20 angetrieben wird.
Wenn sich ein Kraftfahrzeug im fahrenden Zustand befindet, dreht sich die Antriebswelle und dies bewirkt wiederum, daß sich der Rotor 3 der Bremse dreht. Dann wird durch die axialen Flügel 35 und die radialen Flügel 36 in gleicher Weise Außenluft eingelassen. Durch die axialen Flügel 35 eingelassene Außenluft fließt nach hinten durch einen zwischen dem Lagergehäuseschlauch 4 und dem inneren Schlauch 111 des magnetischen Abschirmungsgehäuses ausgebildeten Raum, und zwar über die Leitflügel 37, wohingegen durch die radialen Flügel 36 eingelassene Außenluft nach hinten entlang der äußeren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils 32 des Rotors 3 fließt, wodurch die sich dazwischen befindende Dauermagnetgruppe 10 zwangsläufig durch die Außenluft gekühlt wird.
Bei der Bremse der vorliegenden Erfindung, bei welcher die axialen und radialen Flügel an dem Rotor vorgesehen sind, wird die Dauermagnetgruppe 10 zwangsläufig durch Außenluft gekühlt, die durch die Drehwirkung des Rotors eingelassen wird und somit wird eine Erhöhung der Magnettemperatur geregelt. Als Folge daraus werden die Dauermagneten in diesem Zustand gehalten, wo sie hohe magnetische Eigenschaften hervorbringen, wodurch zuverlässige Bremsvorgänge gesichert werden.
In bezug aut die Figuren 11A und 11B wird eine modifizierte Wirbelstrombremse gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Um die Dauermagneten 10 in diesem Ausführungsbeispiel einfach und genau an dem Tragring 7 anzubringen, sind die Dauermagneten 10 integral an dem Tragring 7 aus einem ferromagnetischen Werkstoff durch Befestigungselemente 73 aus einem unmagnetischen Werkstoff angebracht, und zwar durch Metalldruckelemente 72 aus einem unmagnetischen Werkstoff. Ein wärmebeständiger, elastischer Werkstoff 75 wird an jeder Position eingefügt, an welcher das Metalldruckelement 72 in Berührung mit dem Dauermagneten 10 gebracht wird, um den Unterschied der Wärmeausdehnung zwischen den Dauermagneten 10 und dem Tragring 7 aufzunehmen, wodurch die Oberflächenbeschichtung der entsprechenden Dauermagneten 10 geschützt wird.
In bezug auf Figur 12 wird eine weitere Modifikation einer Wirbelstrombremse beschrieben.
Bei dieser Modifikation ist eine Sicherheitsvorrichtung zum automatischen Lösen der Bremse vorgesehen, wenn eine Anomalität an der Bremse auftritt. Ferner werden anstelle der verschraubten Wellen 14 und Muttern 13 die Luftzylinder 40 als Vorschubmechanismus für den Tragring 7 verwendet, und diese Luftzylinder 40 befinden sich an der Rückseite des magnetischen Abschirmungsgehäuses 74 an solchen Positionen, daß der Umfang gleichmäßig in drei Abschnitte geteilt wird. Wie dies in Figur 12 dargestellt ist, weist jeder Luftzylinder 40 in einer rechten Seitenkammer 48 einen Verdrängeranschluß 46 auf sowie einen Entlüftungsanschluß 45 in einer linken Seitenkammer 49. In der linken Seitenkammer 49 ist eine Schraubenfeder 43 vorgesehen, welche eine Federkraft aufweist, die ausreicht, um einen zugeordneten Kolben 42 an dessen hintere Position zurückzudrücken, und das ferne Ende der Kolbenstange 41 ist durch einen Bolzen 47 an dem Magnet-Tragring 7 angebracht.
Eine Führungswellenstange 14 ist parallel zu der Kolbenstange 41 vorgesehen, um gleitend in den Tragring 7 einzudringen, und die Führungswellenstange wird auf den Endflächen des magnetischen Abschirmungsgehäuses 74 getragen. Wie dies in Figur 12 dargestellt ist, weist diese Führungswellenstange 14 eine Länge auf, die es ermöglicht, daß die Dauermagneten 10 von einer ersten Position, die durch durchgezogene Linien dargestellt wird, an welcher die Magneten 10 den zylinderförmigen Teil 32 des Rotors 3 vollständig konfrontieren, an eine durch strichpunktierte Linien dargestellte zweite Position zurückgezogen werden, an welcher die Magneten 10 vollständig von dem zylinderförmigen Teil 32 des Rotors 3 abweichen, wobei die Kolbenstange 41 die gleiche Länge aufweist wie die Führungswellenstange 14.
Wie dies aus Figur 12 deutlich wird, wird bei dieser Bremse bewirkt, daß der Tragring 7, um welchen herum sich umfänglich die Dauermagneten 10 befinden, vollständig von dem zylinderförmigen Teil 32 des Rotors 3 abweicht, um an der durch die strichpunktierten Linien dargestellten Position in dem Zustand positioniert zu werden, in welchem Druckluft in der rechten Seitenkammer 48 des Luftzylinders 40 aus diesem ausgelassen wird, wobei der Kolben 42 durch die Schraubenfeder 43 nach hinten gedrückt wird, um an der durch die strichpunktierten Linien dargestellten Position angeordnet zu werden. Wenn in diesem "bremsfreien" Zustand Druckluft von dem Verdrängeranschluß 46 zugeführt wird, wird der Kolben gedrückt, um sich zu bewegen, während die Federkraft der Schraubenfeder 43 überwunden wird, bis die Dauermagneten 10 den zylinderförmigen Teil 32 des Rotors 3 vollständig konfrontieren, woraufhin ein Wirbelstrom zu dem Rotor 3 strömen kann. Dann erhält man ein maximales Bremsmoment und die Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wird stark verringert.
Wenn in diesem Zustand der Erzielung des maximalen Bremsmoments hingegen die rechte Seitenkammer 48 des Luftzylinders durch allmähliches Auslassen der darin enthaltenen Druckluft auf normalen Druck gebracht wird, wird der Kolben 42 demgemäß durch die Wirkung der Federkraft der Schraubenfeder 43 zurückgezogen.
Wenn somit eine niedrige Bremskraft notwendig ist, kann die Position der Dauermagneten 10 so eingestellt werden, daß die Konfrontationsfläche zwischen den Dauermagneten 10 und dem Rotor 3 zwischen die Position der vollen Konfrontation und die Position der vollen Abweichung gelangt.
Wenn in dem durch die durchgezogenen Linien in Figur 12 dargestellten "bremsenden" Zustand der Bremszustand wegen dem Auftreten eines Problems an dem Kraftfahrzeug während dem Bremsvorgang dringend gelöst werden muß, kann die rechte Seitenkammer 48 des Luftzylinders 40 durch Öffnen eines Ventils (nicht abgebildet), das an einer Position auf der Länge der Luftleitung vorgesehen ist, welche in Verbindung mit dem Verdrängeranschluß 46 steht, durch Öffnen auf normalen Druck gebracht werden, um die Druckluft aus der rechten Seitenkammer 48 auszulassen. Dies ermöglicht, daß der Kolben 42 gedrückt wird, um durch die Wirkung der Federkraft der Schraubenfeder zurückgezogen zu werden, wobei der Kolben 42 wieder zu dem "bremsfreien" Zustand zurückkehrt.
Wenn der Bremszustand in diesem Ausführungsbeispiel aufgrund des Auftretens eines Problems an einem Kraftfahrzeug gelöst werden muß, so kann die Bremse schnell und sicher wieder in den "bremsfreien" Zustand zurückgeführt werden, und zwar einfach durch Auslassen von Druckluft in dem Luftzylinder zur Ausführung der Ein- und Ausschaltoperationen.
In bezug auf die Figuren 13 bis 16 wird eine weitere Modifikation beschrieben.
In diesem Ausführungsbeispiel sind Wirbelstromwege 53 an der inneren Umfangsoberfläche des Rotors an dessen Positionen gestaltet, welche die Dauermagneten 10 konfrontieren, um ein hohe Bremswirksamkeit zu erzielen.
Wie dies in den Figuren 13 und 14 dargestellt ist, sind die Wirbelstromwege 53 an der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils 32 des Rotors 3 gestaltet. An den Enden der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils 32 sind elektrisch leitfähige Ringe 51 ausgebildet, und zwar aus einem Werkstoff mit einem elektrischen Widerstand, der kleiner ist als der von Eisen, wie etwa Kupfer, Aluminium, usw., und eine Mehrzahl elektrisch leitfähiger Schlitze 52, die aus dem gleichen Werkstoff gestaltet sind wie die elektrisch leitfähigen Ringe 51, befindet sich umfänglich angeordnet, so daß sie sich parallel zu der Drehwelle 1 zwischen den linken und rechten elektrisch leitfahigen Ringen 51 befinden, wobei die Enden der entsprechenden Schlitze 52 mit den linken und rechten Ringen 51 verbunden sind. Somit werden die Wirbelstromwege 53 durch die Schlitze 52 und die Ringe 51 gebildet.
Genauer ausgedrückt werden die elektrisch leitfähigen Ringe 51 bei der Gestaltung der Wirbelstromwege 53 in Rillen eingepaßt, die in den Enden der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils 32 ausgebildet sind, und die elektrisch leitfähigen Schlitze 52 werden ebenfalls in Rillen eingepaßt, die axial zwischen den Umfangsrillen ausgebildet sind und sich umfänglich an der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils 32 befinden. Die Verbindungsteilstücke zwischen den entsprechenden Schlitzen 52 und Ringen 51 werden zum Beispiel durch Kupferschweißen oder Silberlöten zusammengeführt. Als Herstellungsverfahren können andere Schweißverfahren eingesetzt werden.
Wenn somit gemäß der Darstellung in Figur 1 die Poloberflächen der Dauermagneten 10 die innere Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils 32 voll konfrontieren, d.h. der "bremsende" Zustand, so wird in dem zylinderförmigen Teil 32 des Rotors 3 ein Wirbelstrom erzeugt, und zwar über Magnetkreise, welche den magnetischen Tragring 7 und den zylinderförmigen Teil 32 des Rotors 3 umfassen und welche zwischen benachbarten Dauermagneten ausgebildet sind. Dieser erzeugte Wirbelstrom kann, wie dies in Figur 15B dargestellt ist, in den Wirbelstromwegen 53 in die durch die Bezugspfeile in der gleichen Zeichnung angezeigte Richtung fließen, wobei die Wege die elektrisch leitfähigen Ringe 51 und Schlitze 52 umfassen. Somit ist es möglich die Menge des axial fließenden Wirbelstroms durch die Anzahl der elektrisch leitfähigen Schlitze 52 zu erhöhen.
Wenn sich die Dauermagneten 10 von der obigen "bremsenden" Position zurückziehen, werden die Magnetkreise zwischen benachbarten Dauermagneten 10 gebildet, welche das feststehende Element umfassen, und in dem zylinderförmigen Teil 32 des Rotors 3 wird kein Wirbelstrom erzeugt. Somit wird die Bremse an den "bremsfreien" Zustand zurückgesetzt.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die elektrisch leitfähigen Ringe 51, die alle einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und die elektrisch leitfähigen Schlitze 52, die alle einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, in den Rillen angepaßt, die in der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils 32 ausgebildet sind, jedoch sind auch andere Konstitutionen möglich.
In diesem Ausführungsbeispiel werden zwar zwei elektrisch leitfähige Ringe verwendet, doch kann auch nur ein elektrisch leitfähiger Ring (einer der beiden) verwendet werden. In diesem Fall kann der gleiche Effekt erzielt werden, obwohl ein Unterschied in der Wirksamkeit besteht.
Unter Verwendung von Lastkraftwagen mit großer Zuladung wurden Geschwindigkeitshalteversuche durchgeführt, wobei die Wirbelstrombremse dieses fünften Ausführungsbeispiels, in welcher die Wirbelstromwege 53 ausgebildet sind, sowie die Wirbelstrombremsen gemäß der vorstehend beschrieben Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, an einer Position auf der Länge der entsprechenden Antriebswellen vorgesehen sind. Die Ergebnisse der Geschwindigkeitshalteversuche sind in Figur 16 dargestellt. Die Ergebnisse zeigen, daß bei der Bremse des fünften Ausführungsbeispiels im Vergleich zu den Bremsen der anderen Ausführungsbeispiele, bei den entsprechend geprüften Geschwindigkeiten höhere Bremsmomente erzielt wurden. Wie dies in der Figur 15A dargestellt ist, liegt dies daran, daß an der gesamten Fläche der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils 32 ein Wirbelstrom erzeugt wird, wobei bei den anderen Bremsen gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ein geringer, zur Erzeugung des Bremsmoments nützlicher axialer Wirbelstrom gegenwärtig ist, während der Wirbelstrom bei der Bremse des fünften Ausführungsbeispiels, wie dies in Figur 15B dargestellt ist, ruhig fließt, da der elektrische Widerstand niedrig ist und somit kann eine verhältnismäßig große Strommenge erzeugt werden, wobei viel axialer Wirbelstrom für die Bremsmomenterzeugung gegenwärtig ist. Bei der Wirbelstrombremse gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die für die Erzeugung von axialen Wirbelströmen nützlichen Wirbelstromwege in der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils des Rotors ausgebildet, der zur Konfrontation der Dauermagneten adaptiert ist, wobei die Bremskraft dadurch erhöht werden kann, daß die Menge des für die Erzeugung von Bremsmoment nützlichen axialen Wirbelstroms erhöht wird.

Claims

1. Wirbelstrombremse mit:

einem Rotor (3), der an einem Ende einer Drehwelle (1) befestigt ist;

einem Tragring (7), der koaxial mit dem Rotor (3) ist, wobei zwischen dem Rotor (3) und dem Ring für einen vorbestimmten Zwischenraum gesorgt ist;

einer Mehrzahl von Dauermagneten (10), die so an der äußeren Umfangsoberfläche des Tragrings (7) befestigt sind, daß ihre Magnetpole in paralleler Richtung zu der Achse des Tragrings (7) ausgerichtet sind und daß die Polaritäten aller benachbarten Dauermagneten der genannten Mehrzahl von Dauermagneten (10) entgegengesetzt zueinander sind; und

einem Verstellmechanismus (13, 14, 16, 18, 19, 20) zur axialen Verstellung des Tragrings (7) zwischen einer ersten Position, an welcher die Poloberflächen aller genannten Dauermagneten (10) die innere Umfangsoberfläche des Rotors (3) konfrontieren und einer zweiten Position, an welcher die genannten Poloberflächen aller genannten Dauermagneten (10) wesentlich von der inneren Umfangsoberfläche des Rotors (3) abweichen, gekennzeichnet durch:

einen feststehenden Hauptkörper (5, 6, 11, 21);

wobei der genannte Tragring (7) an dem feststehenden Hauptkörper axial verstellbar angebracht ist;

ein Gebläse (30) mit axialen Flügeln (35) und mit radialen Flügeln (36), die entsprechend von einem Tragelement (31) radial nach innen und radial nach außen ausgebildet sind, wodurch ein Vorsprungsteil (22) des Rotors (3) und ein zylinderförmiger Teil (32) desselben verbunden werden;

Leitflügel (37), die nahe der axialen Flügel (35) an einem Lagerelement (4) ausgebildet sind, welches die genannte Drehwelle (1) so stützt, daß es sich entlang deren Umfang erstreckt; und

Kühlrippen (28), die sich radial an der äußeren Umfangsoberfläche des genannten Lagerelements (4) befinden.

2. Wirbelstrombremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Teils des Rotors (3) und den Außenoberflächen der Dauermagneten (10) ein Zylinder (121) vorgesehen ist, wobei der Zylinder (121) an dem genannten feststehenden Hauptkörper (11) angebracht ist, wobei der Zylinder (121) aus einem unmagnetischen Werkstoff gestaltet ist und wobei aus einem ferromagnetischen Werkstoff gestaltete Platten (122) an Positionen in dem Zylinder (121) plaziert werden, welche die Dauermagneten (10) konfrontieren.

3. Wirbelstrombremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagneten (10) Seltenerdmagneten mit einer starken Magnetkraft umfassen.

4. Wirbelstrombremse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Außenoberfläche jedes der Dauermagneten (10) ein Polschuh geklebt ist.

5. Wirbelstrombremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagneten (10) über Metalldruckelemente (72), die aus einem unmagnetischen Werkstoff gestaltet sind, unter Verwendung von Befestigungsbestandteilen (73), die aus einem unmagnetischen Werkstoff gestaltet sind, integral an dem aus einem ferromagnetischen Werkstoff gebildeten Tragring (7) angebracht sind und wobei zwischen dem genannten Metalldruckelement (72) und dem Dauermagneten (10) ein warmfester, elastischer Werkstoff (75) eingefügt ist.

6. Wirbelstrombremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Verstellmechanismus einen Luftzylinder (40) umfaßt und wobei eine Feder (43) zur Ausführung des Rückgangs verwendet wird, und zwar durch die Wirkung ihrer Federkraft, wobei der genannte Tragring (7) von der ersten Position an die zweite Position verstellt wird.

7. Wirbelstrombremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an den Enden der inneren Umfangsoberfläche des Rotors (3) elektrisch leitfähige Ringe (51) vorgesehen sind, wobei an der genannten inneren Umfangsoberfläche eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Schlitzen (52) so vorgesehen ist, daß diese sich diese zwischen den elektrisch leitfähigen Ringen (51) in paralleler Richtung zu der Achse der Drehwelle (1) erstrecken und wobei die Enden der entsprechenden elektrisch leitfähigen Schlitze (52) mit den elektrisch leitfähigen Ringen (51) verbunden sind, um so an der genannnten inneren Umfangsoberfläche Wirbelstromwege (53) zu bilden.