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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bremsen und Kuppeln,
bei der die zum Bremsen, bzw. Kuppeln zweier drehbarer oder längs bewegbarer
Elemente erforderlichen Kräfte
berührungslos
durch Permanentmagnete übertragen
werden.
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Die
vorgeschlagene Erfindung ist auch besonders dazu geeignet, die in
Fahrzeugen, besonders in Kraftfahrzeugen üblichen Bremsen und Kupplungen
zu ersetzen, bei denen die Kraftübertragung durch
Reibung erfolgt, womit ein ständiger
Abriebverschleiß verbunden
ist und die betreffenden Verschleißteile in bestimmten Zeitabständen ausgewechselt
werden müssen.
In einer Ausführungsform sind
radial magnetisierte Permanentmagnete jeweils an einer Haltetrommel
und an einer Drehtrommel befestigt, wobei die Haltetrommel axial
verschiebbar ist und die Magnete anziehende Wirkung aufeinender ausüben.
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Die
vorliegende Erfindung kann auch angewendet werden zum Bremsen und
Kuppeln von Schlitten, die maschinell auf Schienen geführt werden.
Diese Einrichtungen werden als Transportsysteme für Werkstücke von
einer zur nächsten
Bearbeitungsstufe benutzt und sind als Linearsysteme in der industriellen
Massenproduktion bekannt.
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Berührungslose
Kraftübertragung
zwischen drehbaren und längs
bewegbaren Elementen sind bekannt durch vielfältige Ausgestaltung der Kraftübertragung
durch Elektromagnete. Diese bekannten Anordnungen sind jedoch konstruktiv
sehr aufwendig und benötigen
eine gesteuerte Stromversorgung, wobei eine gesicherte Endposition
der zu bremsenden Elemente nicht immer gewährleistet ist.
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Die üblichen,
in Kraftfahrzeugen eingebauten Bremsen und Kupplungen benötigen zu
ihrer Betätigung
direkt oder indirekt ausgeübte
Kräfte,
weil der Brems- und/oder der Kupplungsvorgang durch Reibschluss
erfolgt. Das Gleiche gilt auch für
Flugzeug-Fahrwerksbremsen.
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Die
vorliegende Erfindung schließt
aber auch andere Anwendungsgebiete ein, bei denen eine berührungslose
Kraftübertragung
zwischen einem längs
bewegten Bewegungselement, z. B. in Form eines Schlittens, der auf
einer Schiene geführt
ist, erfolgt, wobei das Maß der
Kraftübertagung
zwischen dem Bewegungselement und dem Halteelement nur durch Veränderung
des Abstandes zwischen Bewegungselement und Halteelement erreicht
wird.
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Bei
einer bekannten Rotations-Reibbremse, z. B. einer Scheibenbremse,
wäre sinngemäß die Bremsscheibe
das Bewegungselement und die Bremsbacken das Halteelement.
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Vorrichtungen
zum Bremsen, bzw. Kuppeln, die eine rotierende Drehtrommel und eine
längs zu dieser
verstellbare Haltetrommel aufweisen und die mit Magneten zur Kraftübertragung
versehen sind, sind bekannt.
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Die
US 2 437 871 zeigt eine
Magnetkupplung mit einem Hohlzylinder (
1), der auf einer
ersten Welle (
2) befestigt ist und der mit längs magnetisierten
Permanentmagneten (
17) versehen ist. In diesen Hohlzylinder
ist ein, im Durchmesser kleinerer Zylinder (
3) einschiebbar,
der auf einer zweiten Welle (
5) längs verschiebbar, aber drehfest
mit dieser verbunden, angebracht ist. Der kleine Zylinder (
3)
ist ebenfalls mit längs
magnetisierten Magneten (
18) versehen, deren Polung die
gleiche ist wie die der Magnete (
17). Zur Kraftübertragung
wird der kleinere Zylinder in den größeren Zylinder mittels eines
Handhebels (
12) eingeschoben. Infolge der Anordnung der
Magnete und deren Pollarisierung können grundsätzlich nur geringe Kräfte übertragen
werden. Der erwähnten
Schrift ist nicht zu entnehmen, für welchen Zweck diese bekannte
Vorrichtung einsetzbar sein soll.
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Die
DE 37 32 766 A1 beschreibt
eine dauermagneterregte Hysteresekupplung bzw.-Bremse, die ein als Glockenläufer ausgebildetes
Hystereseteil (
1) und ein aus einem inneren und einem äußeren Polring
(
3,
4) bestehendes Erregerteil (
2) aufweist,
wobei die Magnetpole zu beiden Mantelflächen des Glockenläufers angeordnet
sind. Die Polringe (
3,
4) bestehen aus weichmagnetischem
Werkstoff und Permanentmagnetstücken
(
5,
6), die vollständig in den weichmagnetischen
Werkstoff eingebettet sind, so dass dem Glockenläufer zugewandte magnetische Pole
abwechselnd von Permanentmagnet und Weichmagnet gebildet werden.
Der innere und der äußere Polring
(
3,
4) sind starr miteinander verbunden, aber
magnetisch durch einen nicht magnetisierbaren Zwischenring (
7)
getrennt. Ein geregeltes Drehmoment kann durch veränderbare
Eintauchtiefe des Hysterese-Ringkörpers (
2) erzielt
werden. Die Polringe sind so ausgebildet, dass sich vom äußeren zum
inneren Polring jeweils gleichnamige Pole radial gegenüberstehen.
Diese bekannte Vorrichtung basiert auf dem Hysterese-Prinzip, bei dem
durch Ummagnetisierung Energie in Wärme umgewandelt wird und hierbei
eine Kraftwirkung zwischen den relativ zueinander bewegten Teilen
erzielt wird. Diese Kraft ist jedoch so gering, dass sie nicht ausreicht,
größere Drehmomente
zu erreichen, wie dies z. B. bei Kraftfahrzeugen erforderlich sind.
Dieser erwähnten Schrift
ist nicht zu entnehmen, für
welchen Zweck diese bekannte Vorrichtung eingesetzt werden soll.
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Die
DE 197 36 797 A1 beschreibt
einen geregelten Antrieb für
einen Kraftfahrzeuglüfter,
der so ausgebildet ist, dass eine, vom Motor des Kfz's geregelt angetriebene
Magnetkupplung mit veränderbarem
Schlupf das Lüfterrad
(
1) antreibt. Auf einer Trägerscheibe (
21) sind
Permanentmagnete (
7) radial angeordnet, die axial gepolt
sind, wobei benachbarte Magnete eine umgekehrte Polung aufweisen.
Beim Rotieren der Trägerscheibe
werden infolge der Hysterese Kräfte
auf ein Mitnehmerteil (
10) übertragen, wodurch das Trägerteil,
an dem ein Lüfterrad
(
1) befestigt ist und das aus einem Hysteresewerkstoff
besteht, mit Schlupf angetrieben wird. Die Regelung der Antriebskraft
erfolgt durch axiales Verschieben des Trägerteils zum Mitnehmerteil.
Diese bekannte Vorrichtung kann nur geringe Drehmomente übertragen, die
zwar zum Antrieb eines Lüfterrades,
nicht aber zum Bremsen, bzw. Kuppeln bei Kraftfahrzeugen u. ä. ausreichen.
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Die
DE 197 05 290 A1 beschreibt
eine Hysteresebremse, die einen, mit einer Laufrolle (
9)
drehfest verbundenen Hysteresering (
1) und einen mit Magnetpolen
versehenen Magnetring aufweist. Der Magnetring (
2) aus
Permanentmagnetmaterial ist innerhalb des Hystereserings angeordnet,
wobei die Magnetpole entlang des Außenumfangs des Magnetringes
(
2) abwechselnd eingeprägt
sind. Der Magnetring umgibt ein Trägerteil (
4), das verdrehgesichert,
jedoch über
eine Versteileinrichtung (
7) axial verschiebbar auf der
Achse (
5) gelagert ist. Diese bekannte Bremse dient als
Ablaufbremse bei der Verarbeitung von Material in einer Produktionsanlage
wie z. B. Verseilen, Zwirnherstellung, Spulenwickeln usw. Die Anlage
definiert die Geschwindigkeit, mit welcher das Material vom Ablauf
abgezogen wird, wobei die Ablaufbremse die Zugkraft definiert. Diese
bekannte Bremse kann infolge des Hystereseprinzips keine Kräfte übertragen,
die beim Bremsen und Kuppeln bei Kraftfahrzeugen usw. erforderlich
sind.
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Die
JP 2001 099 194 A beschreibt
eine Elektromagnetkupplung, die von der Aufgabe ausgeht, das Drehmoment,
das auf ein Halteelement (
6) ausgeübt wird, konstant zu halten,
wenn dieses Halteelement durch Längskräfte verstellt
wird. Zur Vermeidung dieser Verstellung ist an dem Haltelement ein innerer
Ringmagnet (
5) und an einem Hohlzylinder (
2) ein äußerer Ringmagnet
(
3) angebracht, dessen Magnetkraft größer ist als die des inneren
Magnetringes. Die Aufgabe, von der diese bekannte Vorrichtung ausgeht
und deren Lösung
mittels Elektromagneten, entspricht nicht der Aufgabe, von der die
vorliegende Erfindung ausgeht. Die vorliegende Erfindung beinhaltet
keine Elektromagnete.
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Die
DE 948 794 beschreibt eine
Elektromagnetische Bremse, bei welcher zwischen zwei zueinander
verdrehbaren Trommeln oder Scheiben, von denen eine durch den Bremsstrom
als Elektromagnet erregt wird, durch magnetische Wirkung die Bremskraft
erzeugt wird. Diese bekannte Bremse verwendet Elektromagnete, die
nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung sind und deren Verwendung
durch die vorliegende Erfindung überflüssig ist.
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Die
GB 282 876 beschreibt eine
Fahrzeugbremse, bei der am äußeren Umfang
einer Haltescheibe (c) jeweils paarweise Elektromagnete (e) angebracht
sind, zwischen denen jeweils ein Ring (a) aus magnetisierbarem dem
entsprechenden Rad des Fahrzeuges verbunden ist. Durch Erregung
der Elektromagnete wird die Bremskraft erzeugt. Diese bekannte Bremse
benutzt Elektromagnete, deren Verwendung durch die vorliegende Erfindung überflüssig ist.
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Die
vorliegende Erfindung geht deshalb von folgender Aufgabe aus:
- 1. Die Betätigung
des Brems, bzw. Kupplungsvorganges soll nur geringe für das Bremsen.
bzw. das Kuppeln selbst nicht erforderliche, sehr kleine Verstellkräfte erfordern,
- 2. die zu bremsenden, bzw. zu kuppelnden Flächen sollen sich nicht berühren,
- 3. beim Einsatz als Bremse soll der Bremsvorgang bezüglich der
Bremswirkung lediglich durch Betätigung
des Verstellorgans, bei Kraftfahrzeugen z. B. der Fußbremse,
ohne besonderen Kraftaufwand, stufenlos durchführbar sein, bis zum Bremszustand über die „Stotter-Bremse", wodurch das als
ABS-System bekannte System, dass die herkömmlichen Reib-Bremsen ansteuert, überflüssig wird,
- 4. die Vorrichtung soll konstruktiv einfach und volumenmäßig klein
gestaltungsfähig sein,
- 5. ein Austausch von Brems- und Kupplungs-Elementen soll überflüssig sein,
- 6. es soll kein mechanisches Nachstellen der Elemente der Vorrichtungs-Elemente
erforderlich sein,
- 7. die erfindungsgemäße Vorrichtung
soll sowohl vorhandene Brems-, als auch Kupplungssysteme ohne besonderen
konstruktiven Aufwand ersetzen können,
- 8. die Vorrichtung soll vollkommen kapselbar sein zur Vermeidung
des Eindringens von Staub und Flüssigkeit,
- 9. die Vorrichtung soll wege-, geschwindigkeits- und beschleunigungsabhängig mittels
bekannter Sensoren, mit Hilfe einer Programmiereinrichtung, durch
einen einfachen, wenig Kraft erforderlichen Hubmechanismus bezüglich ihres
Verstellweges und damit ihrer Bremswirkung ansteuerbar sein und
- 10. die Vorrichtung soll auch bei gerade oder kurvig ausgebildeten
Linearsystemen, die mit Transportschlitten versehenen sind, in oben
genannter, entsprechender Weise verwendbar sein.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Bremsen und Kuppeln mit
berührungsloser Kraftübertragung
gelöst
gemäß der Beschreibung, den
Zeichnungen und den Patentansprüchen.
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Im
Prinzip besteht die Lösung
der Aufgabe darin, dass eine berührungslose
Kraftübertragung zwischen
einem drehbaren, bzw. längs
geführten
Bewegungselement und einem Halteelement durch Permanentmagnete erfolgt,
die vorzugsweise stabförmig
ausgebildet und magnetisch diametrisch polarisiert sind, die am
jeweiligen Bewegungselement und am betreffenden Halteelement befestigt
sind, und die sich gegensinnig polarisiert, durch einen Luftspalt
getrennt, gegenüber
stehen. Die Kraftübertragung
erfolgt bei Relativbewegung des Bewegungselementes zum Halteelement
durch impulsartige Anziehungskräfte
der einzelnen Magnete, wobei eine stufenlose Verminderung der Relativbewegung bis
zur vollständigen
Abbremsung möglich
ist durch Verschieben des Haltelementes relativ zum Bewegungselement,
wodurch die momentane Anzahl der sich gegenüber stehenden Magnete bis zu
deren maximalen Anzahl veränderbar
ist. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, einzeln oder doppelt
angeordnete blättchenförmige, normal
magnetisierte Permanent – magnete
als Topfmagnete an Stelle der diametral magnetstestierten Magnete
einzusetzen. Das Haltelement ist hierbei stets, zwar bezüglich zum Bewegungselement längs bewegbar,
jedoch bezüglich
der Kraft-, bzw. der Drehmomentübertragung ortsfest
angebracht.
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Die
Erfindung wird anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Ausführungsform als
Bremse eines Laufrades eines Kraftfahrzeuges, wobei das drehbare
Bewegungselement als Drehtrommel mittels einer bekannten Radaufhängung mit
der Welle des Laufrades verbunden ist und das Haltelement in Form
einer verschiebbaren Haltetrommel ausgebildet ist, deren Außendurchmesser kleiner
ist als der Außendurchmesser
der Drehtrommel, wobei sich die Drehtrommel nicht in bremsenden
Eingriff mit der Haltetrommel befindet,
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2 eine
Darstellung gemäß 1 in
der Funktionsstellung, in der die Haltetrommel vollständig im
Sinne einer Vollbremsung in die Drehtrommel eingeschoben ist,
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3 eine
schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, sinngemäß 2,
jedoch in einer Ausführungsform,
bei der der Außendurchmesser
der Haltetrommel größer ist
als der Außendurchmesser
der Drehtrommel,
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4a einen
Halb-Längsschnitt
des oberen Bereichs der 3 in der Funktionsstellung ohne Bremswirkung,
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4b einen
Halb-Längsschnitt
des unteren Bereichs der 3 in der Funktionsstellung bei bremsendem
Eingriff,
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5a einen
Halb-Längsschnitt
des oberen Bereichs des oberen Bereichs einer Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei der eine Zusatz-Haltetrommel
vorgesehen ist und zwar in ungebremster Funktionsstellung,
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5b einen
Halb-Längsschnitt
des unteren Bereichs der Darstellung gemäß 5a In
der bremsenden Funktionsstellung,
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6 einen
Schnitt I-I gemäß 3,
wobei einzelne Stabmagnete eingezeichnet sind, um die vollständige Bestückung einer
Drehtrommel und einer Haltetrommel mit diesen Stabmagneten anzuzeigen,
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7 eine
Einzelheit A gemäß 6,
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8 einen
Schnitt II-II gemäß 7,
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9 eine
perspektivische, schematische Darstellung einer Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Drehtrommel und die Haltetrommel mit normal
magnetisierten, vorzugsweise zylindrischen, als Topfmagnete bezeichneten
Permanentmagneten, versehen sind,
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10 eine
Ansicht III gemäß 9,
eine Ansicht III gemäß 9,
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11 eine
Ansicht III gemäß 9,
eine Ansicht III gemäß 9 in
einer Ausführungsform
mit paarweise hintereinander angeordneten Topfmagneten,
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12 eine
Teil-Draufsicht eines Drehtrommel-Innenrings, bzw. eines Haltetrommel-Innenrings mit parallel
zueinander und parallel zur Drehachse der Drehtrommel angeordneten,
diametral magnetisierten Stabmagneten,
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13 eine
Teil-Draufsicht gemäß 12 mit
zueinander parallel, aber zur Drehachse der Drehtrommel schräg angeordneten,
diametral magnetisierten Stabmagneten,
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14 eine
Teil-Draufsicht eines, auf einer Schiene geführten Schlittens, der mit einem
Elektromagneten versehen ist, der funktionsmäßig mit einer Bremsplatte verbunden
ist,
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15 einen
Schnitt IV-IV gemäß 14 in Bremsstellung
und
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16 einen
Schnitt IV-IV gemäß 14 in ungebremster
Funktionsstellung,
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17 eine
Einzelheit „B" gemäß 6,
mit äußeren Formanpassungen
der Stab-Magnete
an die Vorrichtung hinsichtlich einer Verringerung des Luftspaltes,
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18 eine
Seitenansicht der 1, 2 und 3,
wobei die Rotationstrommel mit Kühlrippen
versehen ist und
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19 eine
Ansicht V-V gemäß 18.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung,
unabhängig
von einer Rotations- oder einer Längsbewegung, beruht grundsätzlich darauf,
dass ein längsbewegbares
Halteelement, das mit Permanentmagneten versehen ist, ein anderes
bewegtes Element, das rotiert, bzw. sich in Längsrichtung bewegt und ebenfalls
mit Permanentmagneten versehen ist, dessen Bewegung, je nach Anwendungszweck,
stufenlos, stufenweise abgegrenzt oder, unter Einbeziehung der vorgenannten
Anwendungszwecke, schnell abbremst, bzw. in Ruhezustand versetzt.
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Eine,
der vielen möglichen
Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ist in 1 als Radbremse
ausgeführt
und in seiner Ausgangsstellung gezeigt. Ein Laufrad 30,
das auf einer Fahrbahn 31 rollt, ist an einer üblichen
Laufradaufhängung 110 eines Kraftfahrzeuges
angebracht. Eine Drehtrommel 100 ist mit einer hohlen Drehtrommel-Welle 105 drehfest
mittels eines Drehtrommel-Tellers 101 und eines Befestigungselementes 106 verbunden.
Aus 4a ist ersichtlich, dass die Drehtrommel-Welle 105 auf
einer Führungswelle 250 gelagert
ist. Auf dem anderen Ende der Führungswelle 250 ist
eine Haltetrommel-Welle 205 gelagert. Die Führungswelle 250 kann
ganz aus einem geeigneten Lagermetall bestehen. Es ist jedoch auch
möglich,
das eine Ende der Führungswelle
fest mit der Drehtrommel-Welle 105 zu verbinden und das
andere Ende der Führungswelle 250 mittels
eines nicht gezeichneten Lagers zu lagern.
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Die
hohle Haltetrommel-Welle 205 ist außen mit Mitnehmerelementen 206 in
Form von Passfedern versehen oder als Keil- oder insgesamt als Polygonwelle
ausgebildet.
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Das
hintere Ende der Haltetrommel-Welle 205 ist am Fahrzeugrahmen 350 befestigt.
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Auf
diesen Mitnehmerelementen 206 ist ein Verschiebeelement 208,
in Eingriff mit diesen, längs verschiebbar.
Auf dem Verschiebeelement 208 ist mittels eines Haltetrommel-Tellers 201 eine
Haltetrommel 200 befestigt.
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Die
Drehachse der Drehtrommel 100 ist identisch mit der allgemeinen
Drehachse 40.
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Die
Drehtrommel 100 weist einen Drehtrommel-Außenring 102 und
mehrere, konzentrische Drehtrommel-Innenringe 103 auf.
Zwischen den Drehtrommel-Innenringen 103 sind jeweils Drehtrommel-Aussparungen 104 vorgesehen,
in die Haltetrommel-Innenringe 203 einschiebbar sind, die
an dem Haltetrommel-Teller 201, ebenfalls konzentrisch angebracht
sind.
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An
den Innen- und Außenflächen der Drehtrommel-Innenringe 103 und
der Haltetrommel-Innenringe 203 sind in der bevorzugten
Ausführung
Stabmagnete 10 hintereinander angebracht, die der Länge nach
diametral permanent magnetisiert sind. Die Stabmagnete 10 sind
jeweils an den äußeren und
inneren Umfängen
der Drehtrommel-Innenringe 103, bzw. der Haltetrommel-Innenringe
auf solche Weise angebracht, dass sich jeweils eine Süd-magnetisierte
Seite 10.1 einer Nordmagnetisierten Seite 10.2 gegenüber stehen.
Dies ist in 7 und 8 gezeigt.
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Die
verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten
der Stabmagnete 10 ist aus 6 ersichtlich. Wenn
die Haltetrommel-Innenringe 203 gemäß 6, 4b und 5b in
die Drehtrommel-Aussparungen 104 zum Zwecke des Abbremsens
der Drehbewegung der Drehtrommel eingeschoben sind, ist jeweils
ein Luftspalt 215 vorhanden, der die direkte Berührung der
sich gegenüber
befindlichen Stabmagnete 10 verhindert und dessen Dicke
ca. 0,2 bis 1,0 Millimeter beträgt,
abhängig
vom Einsatzzweck und der Fertigungsgenauigkeit. Bekanntlich ist
die Anziehungskraft zwischen zwei gegensinnig magnetisierten Magneten
umso größer, je
geringer der Abstand der beiden ist.
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Die
Stabmagnete 10 sind handelüblich und können auch gemäß 17 in
einer geometrischen Form gefertigt werden, die die Kraftwirkung
zwischen zwei, sich gegenüber
befindlichen Stabmagneten vergrößert. Das
Material, in dem die Stabmagnete 10 angebracht sind, ist
nicht magnetisierbar. Als solches ist z. B. Aluminium, Kupfer, Kunststoff
o. ä. geeignet. Die
Anbringung der Stabmagnete 10 ist auf verschiedene, dem
Fachmann bekannte Weise möglich.
So können
z. B. die Bohrungen für
die Stabmagnete auf automatischen Werkzeugmaschinen hergestellt
werden. Es ist z. B. auch möglich,
die erwähnten
Bohrungen so anzufertigen, dass sie, in die Haltetrommel, bzw. in
die Drehtrommel eingearbeitet sind, wenn diese als Kokillenguss
in einer Metallform hergestellt werden. Die Stabmagnete 10 werden
Von Hand oder maschinell in die erwähnten Bohrungen eingesetzt, wobei
die Stabmagnete mit einer bekannten, wärmeleitfähigen Paste umgeben werden,
die die, infolge der Kraftübertragung
zwischen den einzelnen Stabmagneten 10 entstehende Wärme an die
Haltetrommel, bzw. an die Drehtrommel überträgt.
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Zur
Verbesserung der Kühlung
sind gemäß 18 und 19 Kühlrippen 107 an
der Außenseite
des Drehtrommel-Tellers 101 vorgesehen. Je nach Ausführungsart
der Vorrichtung sind auch andere, bekannte Kühlelemente einsetzbar.
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An
dem Verschiebelement 208 ist ein Betätigungselement 297 angebracht,
an dem ein nicht gezeichnetes Element in Richtung des ersten Pfeils 1 (1)
angreift und damit die Haltetrommel 200 in die Drehtrommel 100 einschiebt.
Das erwähnte,
nicht gezeichnete Element kann ein Hebel in Verbindung mit einem
Bremspedal oder ein Hebel, dessen Betätigung durch eine elektronische,
pneumatische oder hydraulische Einrichtung gesteuert wird. In 4b ist zu
sehen, wie die Haltetrommel 200 vollständig in die Drehtrommel 100 eingefahren
ist und dadurch deren Stillstand bewirkt.
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Während des
Einfahrens der Haltetrommel in die Drehtrommel werden Kraftimpulse
zwischen den Stabmagneten der Drehtrommel und der der Haltetrommel
wirksam, die die Drehbewegung der Drehtrommel verringern. Die dabei
vernichtete Energie wird von den Stabmagneten 10 an die
Drehtrommel und die Haltetrommel übertragen, wobei die Haltetrommel
ebenfalls mit nicht gezeichneten Kühlrippen versehen werden kann.
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Bei
Bremsvorgängen
bei Kraftfahrzeugen ist bekannt, dass eine Vollbremsung mit blockierten
Rädern
vermieden werden muss. Hierzu wurde in Anlehnung der fußbetätigten „Stotterbremse" ein elektronisch
gesteuertes System entwickelt, das die Bremselemente so steuert,
dass eine Laufradblockierung verhindert und das als ABS-System bekannt ist.
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Die
vorliegende Erfindung gestattet es, durch einfache Gestaltung, das
ABS-System überflüssig zu
machen. Es ist nämlich
im Rahmen der Erfindung die Stabmagnete 10 so anzuordnen,
dass beim Beginn des Einschiebens der Haltetrommel in die Drehtrommel
der Bremsvorgang langsam beginnt, was durch die Anordnung der Stabmagnete 10 möglich ist
und beim weiteren Einfahren der Haltetrommel die Stabmagnete 10 gemäß der Einzelheit
B in 6 infolge ihrer abschnittweise Anordnung den Blockiereffekt
verhindern.
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Beim
Bremsbeginn, d. h. beim Einfahren der Haltetrommel in die Drehtrommel
kann auch ein ausgesprochen sanftes Anfangsbremsen dadurch erreicht
werden, dass gemäß 12 Reihen
von Stabmagneten 10 z. B. parallel auf einem Drehtrommel-Außenring 102 angeordnet
sind, während
auf der, dieser zugewandten Oberfläche des betreffenden Drehtrommel-Innenrings,
Reihen von schräg
zur Drehachse 40 angeordneten Stabmagneten gemäß 13 angebracht
sind.
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Es
sind im Rahmen der Erfindung, bezogen auf Bremsen, auch weitere
Bremswirkungen möglich.
So ist gemäß 4a und 4b die
Innenseite des schmaleren Haltetrommel-Außenrings 202 mit parallel
zueinander und parallel zur Drehachse 40 ausgerichteten
Stabmagneten versehen, während auf
Oberfläche
des darunter angeordneten Drehtrommel-Außenrings 102 ebenfalls
parallele Stabmagnete nach dem Prinzip der Einzelheit B gemäß 6 angebracht
sind.
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Es
st ein wesentliches Merkmal vorliegender Erfindung, dass für den Bremsvorgang
selbst keine Kraft aufzuwenden ist. Die Überwindung der Kraft einer
Druckfeder 220 (4a, 4b und 5b) zum
Einfahren der Haltetrommel ist hierbei sehr gering. Zum Ausfahren
der Haltetrommel aus der Drehtrommel braucht lediglich die Druckfeder 220 entlastet
werden. Auf diese Weise ist es möglich,
in Zusammenhang mit den erwähnten
Anordnungsmöglichkeiten
der Stabmagnete 10 eine stufenlose Bremswirkung zu erzeugen.
Zur Lösung
der Bremswirkung wird lediglich die Druckfeder 220 entlastet. Das
Ein- und Ausfahren des Haltezylinders in des Drehzylinders erfolgt
stufenlos und ohne direkte Kraftaufwendung für den Bremsvorgang selbst.
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Eine
weitere, im Rahmen der Erfindung liegende Ausführungsform der Erfindung als
Bremse ist in 5a, bzw. 5b dargestellt.
Hierbei ist zusätzlich
auf dem Verschiebe element 208 ein Zusatz-Verschiebeelement 209 angeordnet,
das ebenfalls mit Mitnehmerelementen 206 versehen ist.
An dem Zusatz-Verschiebelement 209 ist eine Zusatz-Haltetrommel 300 mit
einem Zusatz-Außenring 301 mittels eines
Haltetrommeltellers 201 längs verschiebbar angebracht.
Die Innenseite des Zusatz-Außenrings 301 und
die Außenseite
des Drehtrommel-Außenrings 102 sind
jeweils mit parallel angeordneten Stabmagneten 10 versehen,
entsprechend 12. Zwischen dem Zusatz-Verschiebelement 209 und
dem Haltetrommel-Teller 201 ist eine Zusatz-Druckfeder 221 vorgesehen,
deren Federkonstante größer als die
der Druckfeder 220.
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Wird
nun die Zusatz-Haltetrommel 300 in Richtung des ersten
Pfeils 1 bewegt, wird wegen der geringeren Federkonstante
der Druckfeder 220 zuerst die Haltetrommel 200 in
die Drehtrommel 100 eingeschoben. Bei Vergrößerung der
Kraft auf die Zusatz-Druckfeder 221 wird auch der Zusatz-Außenring 301 über den
Drehtrommel-Außenring 102 geschoben,
wodurch eine Vollbremsung ermöglicht, bzw.
erleichtert wird.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, unter Verwendung der
vorstehenden Beschreibung, die Drehtrommel 100 und die
Haltetrommel 200 als Kupplung einzusetzen, indem lediglich
der hintere Teil der Haltetrommel-Welle 205 nicht festgehalten
wird, sondern mit einem drehbar gelagerten Element, z. B. mit einer
Kupplungsscheibe verbunden werden kann. Dadurch ist es auch möglich, feste
und rutschende Kupplungssysteme herzustellen, da die Drehmoment- Übertragung
zwischen der Drehtrommel 100 und der Haltetrommel 200 variierbar
ist.
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Im
Rahmen der Erfindung ist es ebenfalls möglich, innerhalb eines Transfersystems
gemäß 14, 15 und 16 einen
Schlitten 500 als Bewegungselement und als Halteelement
eine Schiene 400 einzusetzen. Der Schlitten 500 ist
mit einem beliebigen Transportelement 503 versehen, z. B.
zum Transport von Werkstücken.
Der Schlitten ist an einer Schiene 400 geführt und
durch nicht gezeichnete Einrichtungen bewegt. Die vorliegende Erfindung
sieht nun vor, am Schlitten 500 eine Magnetleiste 401 und
auf der Schiene 400 einen Elektromagneten 501 anzubringen,
dessen Stab mit einer Bremsleiste 502 versehen ist. Die
Magnetleiste 401 und die Bremsleiste sind jeweils mit Stabmagneten 10 versehen.
Wenn sich der Schlitten 500 in Richtung der dritten Pfeils
(14) bewegt und eine Stellung gemäß 16 erreicht.
Fährt die
Bremsleiste 502 gesteuert in Richtung des vierten Pfeils 4 abwärts und
bremst die Bewegung des Schlittens ab.
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Zur Übertragung
geringerer Drehmomente liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die
Innenfläche
der Haltetrommel 200, die Außenflächen der Drehtrommel 100,
sowie die Innenringe der Haltetrommel und die der Drehtrommel mit
zylinderförmigen
Topfmagneten 20 zu versehen, die einzeln gemäß 9 und 10 oder
doppelt gemäß 11 angeordnet
sind. Diese Topfmagnete sind flächig herkömmlich N-S-magnetisiert.
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Bei
Anwendung vorliegender Erfindung ergeben sich weitere Vorteile:
- a) Der Austausch von Verschleißteilen,
bezogen auf die Drehtrommel 100 und die Haltetrommel 200 ist
nicht erforderlich,
- b) eine mechanische Nachstellung der Elemente der Erfindung
ist nicht nötig,
- c) die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist insgesamt gegen Umwelteinflüsse-
kapselbar,
- d) die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist nachrüstbar,
bzw. austauschbar gegen bestehende Systeme,
- e) die Bedienung der Vorrichtung kann automatisiert werden,
so dass eine Betätigungseinrichtung,
die das Ein- und Ausfahren der Haltetrommel in die Drehtrommel bewirkt,
programmierbar ist, wobei eine Notbremsung bei Ausfall der Automatik
stattfindet,
- f) die Vorrichtung kann auch als Rutschkupplung verwendet werden,
wobei die Kraftwirkung durch bekannte Sensoren verschiedener Wirkungsweisen
einstellbar ist und
- g) die Vorrichtung hat insgesamt ein geringes Gewicht.
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- 100
- Drehtrommel
- 101
- Drehtrommel-Teller
- 102
- Drehtrommel-Außenring
- 103
- Drehtrommel-Innenringe
- 104
- Drehtrommel-Aussparungen
- 105
- Drehtrommel-Welle
- 106
- Befestigungselement
- 107
- Kühlrippen
- 110
- Laufrad-Aufhängung
- 200
- Haltetrommel
- 201
- Haltetrommel-Teller
- 202
- Haltetrommel-Außenring
- 203
- Haltetrommel-Innenringe
- 204
- Haltetrommel-Aussparungen
- 205
- Haltetrommel-Welle
- 206
- Mitnehmerelement
- 207
- Betätigungselement
- 208
- Verschiebeelement
- 209
- Zusatz-Verschiebewelle
- 215
- Luftspalte
- 220
- Druckfeder
- 221
- Zusatz-Druckfeder
- 250
- Führungswelle
- 300
- Zusatz-Haltetrommel
- 301
- Zusatz-Außenring
- 350
- Fahrzeugrahmen
- 400
- Schiene
- 401
- Magnetleiste
- 500
- Schlitten
- 501
- Elektromagnet
- 502
- Bremsleiste
- 503
- Transportelement
- 10
- Stabmagnete
(diametral magnetisiert)
- 10.1
- Süd-magnetisierte
Seite
- 10.2
- Nord-magnetisierte
Seite
- 20
- Topfmagnete
- 30
- Laufrad
- 31
- Fahrbahn
- 40
- Drehachse
- 1
- erster
Pfeil
- 2
- zweiter
Pfeil
- 3
- dritter
Pfeil
- 4
- vierter
Pfeil