DE3730983A1 - Scheibenbremsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheibenbremsmotor mit einem Elektromotor, einem Elektromagneten, mindestens einer Reibfläche sowie einem beim Bremsen mit der Reibfläche in Berührung stehenden Bremsrad.

Bei Kombinationen dieser Art, bei denen ein Elektromotor mit einer elektromagnetischen Scheibenbremse versehen ist, wird während des Gebrauchs der Elektromotor, die Scheibenbremse und die zur Scheibenbremse gehörende elektromagnetische Spule erwärmt, so daß eine Kühlung notwendig ist. Diese Kühlung wird bisher mit getrennten Gebläsen vorgenommen, mit denen die Scheibenbremse je­ doch nur oberflächlich gekühlt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen wesentlich leistungs­ fähigeren und einfacheren Scheibenbremsmotor von neuar­ tiger Bauart zu schaffen.

Der Scheibenbremsmotor gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß an dem Bremsrad ein Glied angeordnet ist, welches Luft einsaugt und ausbläst, wobei die ein­ gesaugte Luft zum Bremsrad tangential zur Oberfläche des Elektromagneten fließt, während die ausgeblasene Luft an der Reibfläche vorbei auf die Gehäuseoberfläche des Elektromotors strömt. Damit wird der Vorteil er­ reicht, daß alle Wärme erzeugenden Teile wirksam gekühlt werden und durch die Reibung entstehender Abrieb wirk­ sam mit der ausgeblasenen Luft abgeführt wird. Ein wei­ terer Vorteil besteht in der einfachen Konstruktion, für die nur wenige Bauelemente erforderlich sind.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Bremsrad aus zwei ge­ geneinander mit zwei Trennleisten verspannten Flanschen besteht, wobei diese Teile gemeinsam ein Zentrifugalge­ bläse bilden, dessen Trennleisten sich im wesentlichen in radialer Richtung erstrecken. Damit kann die Kühlluft so wirksam wie möglich insbesondere durch die abzuküh­ lenden Teile strömen, was den Wirkungsgrad des Kühlvor­ ganges gegenüber jedem bekannten Verfahren wesentlich erhöht.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß einer der Flansche des Bremsrades mit einem großen oder vielen kleinen Löchern versehen ist, durch die die Luft eintritt.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Scheibenbremse von einem Luftleitgehäuse umgeben ist, welches sich teilweise über den Elektromotor erstreckt.

Damit kann die unmittelbar eintretende Luft wirksam in das Zentrifugalgebläse einströmen, von wo sie unter Führung durch das Luftleitgehäuse weiter zwischen den Kühlrippen des Elektromotors hindurch strömt.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaf­ ten Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Scheibenbremsmotors;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Scheibenbremsmotors mit eingezeichneten Pfeilen der Luftströmung und Kennzeichnungen der Wärme­ strömung;

Fig. 3 eine Ansicht des Scheibenbremsmotors gemäß Fig. 1 vom Scheibenbremsenende im Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1 gesehen.

Der Scheibenbremsmotor weist einen Elektromotor 1 mit einer Abschirmung oder Haube 20, Klauen 15 und Kühlrip­ pen 28 sowie einem Luftleitgehäuse 14 und einer Scheiben­ bremse 2 auf, deren Hauptbauelemente mit 3 bis 8 be­ zeichnet sind. Die Hauptbauelemente des Scheibenbrems­ motors sind eine Motorwelle 17, ein Rotor, ein Stator sowie ein Statorrahmen 19 mit Kühlrippen 9, an dessen Ende die Haube 20 des Motors mit Klauen abgestützt ist. In die Klauen 15 der Motorabschirmung ist axial ein Rahmen 5 b eingeschoben, an dem eine Reibplatte 8 b befe­ stigt ist. Klauen oder Vertiefungen im Umfang der Reib­ platte 8 b treten mit den Klauen 15 der Haube 20 des Mo­ tors in Eingriff und sichern den Rahmen 5 b der Reib­ platte 8 b drehfest gegenüber der Haube 20. Der Rahmen der Reibplatte ruht auf einer Stirnfläche 16 der Haube. Außerdem ist der Rahmen 5 b der Reibplatte mit einer Öffnung versehen, die größer ist als die Motorwelle 17, die sich durch diese Öffnung hindurch erstreckt. In Richtung von der Reibplatte 8 b nach außen ist auf der Motorwelle 17 ein axial bewegliches, gußeisernes Brems­ rad 7 angebracht, welches gemeinsam mit der Welle um­ läuft. Als Richtung nach außen ist hier die Richtung von der Stirnfläche 16 der Motorabschirmung zur Schei­ benbremse zu verstehen. An der Außenfläche des Brems­ rades 7 stützt sich eine Reibplatte 8 a ab, die mit einem ihr zugeordneten Rahmen 5 a verspannt ist. Der Rah­ men 5 a der Reibplatte ist in axialer Richtung beweglich auf den Klauen der Haube 20 des Motors ähnlich wie der Rahmen 5 b der anderen Reibplatte angebracht.

Die Rahmen 5 a und 5 b der Reibplatten sind an ihrem Außenumfang ähnlich, und zwischen ihnen wirkt eine ge­ ringe Federkraft, die die Rahmen voneinander wegschiebt. Im mittleren Bereich ist der Rahmen 5 a der Reibplatte mit einem großen oder mehreren kleinen Löchern verse­ hen, durch die die nötige Luftmenge zum Kühlen hindurch­ fließen kann. Der Rahmen 5 a der Reibplatte dient allein oder gemeinsam mit ähnlichen Platten als Ankerplatte 5 c eines Elektromagneten 4. Außerhalb der Ankerplatte 5 c ist ein dünner nichtmagnetischer Ring 18 vorgesehen, der keine Klauen an seinem Außenumfang hat und dessen Durchmesser so gewählt ist, daß der Ring leicht in An­ lage an der Außenseite der Ankerplatte 5 c angebracht werden kann. Der Außendurchmesser des Ringes 18 ist etwas kleiner als der von den Klauen 15 der Haube be­ grenzte Innendurchmesser. Der Elektromagnet 4 ist zwi­ schen der Ankerplatte 5 c und einer Stützplatte 3 ange­ ordnet und ruht auf den Klauen 15 der Haube oder der Stützplatte 3. Die Ankerplatte 5 c, der Elektromagnet 4 und die Stützplatte 3 haben jeweils im mittleren Teil eine große oder mehrere kleine Öffnungen von beliebiger Gestalt, durch die die nötige Luftmenge zum Kühlen fließen kann.

Der Elektromagnet ist mit Führungsöffnungen 21 für Fe­ dern 6 versehen, die eine Vorspannkraft auf die Bremse ausüben und in diesen Öffnungen entweder am Rahmen des Elektromagneten oder an der Stützplatte 3 abgestützt sind. Die Federn 6 drängen die Ankerplatte 5 c axial zum Bremsrad 7. An der Stelle, an der die Federn wirksam sind, ist der dünne, nichtmagnetische Ring 18 zwischen der Ankerplatte 5 c und den Federn 6 angeordnet. Sein Innendurchmesser ist mindestens um so viel kleiner als sein Außendurchmesser als es dem Durchmesser der Federn 6 entspricht. Es ist am vorteilhaftesten, wenn der Unter­ schied zwischen dem äußeren Radius des Ringes 18 und dem inneren Radius etwas größer ist als der Durchmesser der Federn 6. Die Stützplatte 3 ist an der Haube 20 des Motors oder an den Klauen 15 an der Haube beispielsweise mittels Schrauben angebracht.

Das Luftleitgehäuse 14 ist außerhalb der Klauen 14 der Haube des Motors befestigt, um den vom Bremsrad 7 er­ zeugten Luftstrom auf die Rippen des Motors zu leiten. Die zylindrische Fläche des Bremsrades ist mit Luft­ strömungsöffnungen versehen, die beispielsweise ent­ sprechend dem Abstand radialer Trennleisten 10, welche mit Flanschen 11, 12 verbunden sind, bestimmt sind. Der innere Flansch 12 des Bremsrades ist an der Nabe des Bremsrades fest angebracht, welche das Drehmoment auf die Motorwelle 17 überträgt. Die Nabe des Bremsrades bildet gemeinsam mit dem Flansch 12 einen im wesentli­ chen einteiligen Rahmen für das Gebläse. Die Trennlei­ sten 10 dienen als Flügel des Gebläses und tragen gleichzeitig den Flansch 11. In der Mitte des Flansches 11 ist entweder ein großes Loch oder mehrere kleine Lö­ cher 13 vorgesehen, die den nötigen Saugluftstrom er­ zeugen. Die Außenflächen der Flansche 11 und 12 wirken zusammen mit den Reibflächen 8 a und 8 b, denen sie ange­ paßt sind.

Ein Bremsmoment wird erzeugt, wenn die Federkraft die Rahmen 5 a und 5 b mit den entsprechenden, an ihnen befe­ stigten Reibflächen 8 a und 8 b gegen die Flansche 11 und 12 des Bremsrades 7 drängt. Über die Nabe des Bremsrades wird das Drehmoment an die Motorwelle 17 übertragen und von den Rahmen 5 a und 5 b der Reibplatten an die Klauen 15 der Haube des Motors. Das Bremsmoment ist wirksam, solange der Elektromagnet 4 nicht erregt ist. Wenn der Magnet erregt wird, hört das Bremsmoment zu wirken auf, denn der Elektromagnet 4 zieht die Ankerplatte 5 c an und verhindert damit, daß die Federkraft auf die Reib­ flächen 8 a und 8 b wirkt.

Wenn der Motor umläuft, dreht sich das Bremsrad 7 zu­ sammen mit der Motorwelle 17, wobei das Bremsrad auf­ grund seiner Konstruktion einen Luftstrom 22 erzeugt, der axial durch die Stützplatte 3, den Elektromagneten 4, die Ankerplatte 5 c, den Rahmen 5 a der Reibplatte sowie durch die Luftlöcher im mittleren Bereich des Flansches 11 des Bremsrades in das Bremsrad 7 strömt. Von dort fließt die Luft, geführt durch das Luftleitgehäuse 14 weiter zwischen den Trennleisten 10, den Flanschen 11 und 12 sowie den Klauen 15 der Haube des Motors hin­ durch auf die Kühlrippen 9 des Elektromotors 1.

In dem Scheibenbremsmotor sind die Kühlung erfordernden Wärmeenergiequellen hauptsächlich der Elektromotor, die beim Bremsen erwärmten Reibflächen sowie der Elektro­ magnet. Der größte Teil der Wärmeenergie 23 des Elektro­ magneten 4 gelangt in den Kühlluftstrom, der die Ober­ fläche des Elektromagneten berührt. Ähnlich geht der größte Teil der Bremsenergie der Reibflächen 8 a und 8 b in Form von Wärme 24 durch die dünnen Flansche 11 und 12 hindurch in die vorbeifließende Kühlluft. Vom Elek­ tromotor 1 strömt die Wärme teilweise als Abwärme 25 des Läufers durch die Motorwelle 17 und die Nabe des Bremsrades 7 sowie durch den Flansch 12 in die Kühlluft und in ihren hauptsächlichen Teilen 26 und 27 durch die Haube 20 des Motors und den Statorrahmen 19 in die vorbeifließende Kühlluft. Durch die Blaswirkung der Scheibenbremsenkonstruktion werden von den Reibflächen abgelöste Abriebteilchen gemeinsam mit der kräftigen Luftströmung ausgeblasen.

Es liegt auf der Hand, daß die Erfindung nicht auf das hier beschriebene Beispiel beschränkt ist sondern in­ nerhalb des Rahmens der Ansprüche abgeändert werden kann. So kann z. B. die Bremse gemäß der Erfindung als Sicherheitsbremse dienen. In diesem Fall bleibt die Vorspannkraft, die das Bremsmoment erzeugt, ständig be­ stehen und wird beispielsweise durch Federkraft, Schwer­ kraft oder einen Permanentmagneten erzeugt. Der Elek­ tromagnet dient dann zum Lösen der Bremse, indem er die wirksame Vorspannkraft aufhebt. Die Vorspannkraft der Bremse kann auch mit einem Elektromagneten erzeugt werden. In diesem Fall ist die Regulierung der Vor­ spannkraft einfach, und die Bremse kann in verschiede­ nen gesteuerten Antrieben verwendet werden, beispiels­ weise um eine konstante Drehgeschwindigkeit aufrechtzu­ erhalten, eine beliebige Beschleunigung oder Verlangsa­ mung zu erzeugen und dgl. Bei Verwendung als kontinuier­ lich gesteuerter Antrieb macht es die Kühlung des Bremsmagneten möglich, den Magneten in kleineren Abmessungen vorzusehen. Darüberhinaus wird die Reib­ fläche gekühlt.

Claims (4)

1. Scheibenbremsmotor mit einem Elektromotor (1), einem Elektromagneten (4), mindestens einer Reibfläche (8) und einem beim Bremsen mit der Reibfläche in Berüh­ rung stehenden Bremsrad (7), dadurch gekennzeichnet, daß im Bremsrad (7) ein Luftsaug- und Blasglied angeordnet ist, welches die Luft so einsaugt, daß sie tangential zur Oberfläche des Elektromagneten (4) in das Bremsrad (7) fließt und die ausgeblasene Luft an der Reibfläche (8) vorbei auf die Gehäuseoberfläche des Elektromotors (1) strömt.

2. Scheibenbremsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsrad zwei miteinander mit Hilfe von zwei Trennleisten (10) verspannte Flansche (11, 12) aufweist, und daß diese Bauelemente (10 bis 12) ein Zentrifugalgebläse bilden, und daß die Trennleisten (10) sich im wesentlichen in radialer Richtung erstrecken.

3. Scheibenbremsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Flansche (11) des Bremsrades mit einem großen oder einer Vielzahl kleiner Löcher (13) für den Eintritt von Luft versehen ist.

4. Scheibenbremsmotor nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich teilweise über den Elektromotor (1) erstreckendes Luft­ leitgehäuse (14) die Scheibenbremse (2) umgibt.