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Die
Erfindung betrifft eine kombinierte Kupplungs-Bremseinheit mit doppelt
wirkender Haltebremse für elektrisch angetriebene Hebezeuge,
bei denen im Kraftfluss zwischen einem Antriebsmotor und der Getriebeeingangswelle
eines Getriebes eine Rutschkupplung angeordnet und zum direkten
Abbremsen der Last eine elektromagnetisch gelüftete Haltebremse
mit durch Federdruck beaufschlagten Bremsscheiben vorgesehen ist.
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Eine
doppelt wirkende und elektromagnetisch gelüftete Federdruckbremse
ist in der
DE
10 2005 048 208 A1 beschrieben. Die Federdruckbremse ist
doppelt wirkend, damit beim Ausfall eines Bremskreises ein ausreichendes
Bremsmoment vorhanden und die volle Bremskraft gewährleistet
ist. Für den Fall, dass ein Bremskreis ausfällt,
muss sichergestellt werden, dass ein zweiter Bremskreis zum sicheren
Abbremsen der Last vorhanden ist.
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Die
DE 198 49 750 B4 zeigt
eine doppelt wirkende, elektromagnetisch gelüftete Federdruckbremse
mit zwei Spulenkörpern und Druckfedern, welche die Ankerscheiben
von den Spulenkörpern weg drücken. Die Spulenkörper
mit den Magnetspulen sind über Distanzhülsen auf
einen festen Abstand eingestellt und gegeneinander verspannt. Auf
einer Welle sind zwei Bremsrotoren mit Reibbelägen axial
verschiebbar und drehfixiert angeordnet. Zwischen den Bremsrotoren
ist eine Bremsplatte vorgesehen, welche die Bremsrotoren im gebremsten
Zustand mit der Welle zum Stillstand bringt. Beim Ausfall einer
Spule wird das volle Bremsmoment durch die gegeneinander wirkenden
Druckfedern erzeugt.
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Ebenfalls
in der
DE 10305590
A1 ist eine elektromagnetische Federdruckbremse mit einem zwischen
den beiden Bremsscheiben axial beweglichen Bremsblock beschrieben,
der in dem Gehäuse drehfest angeordnet ist. Die Doppelbremse
weist zwei Gehäuseteile mit jeweils einem Spulenkörper auf,
dem jeweils eine Ankerscheibe zugeordnet ist. Jede Ankerscheibe
ist mit mehreren Druckfedern in Richtung zur Mittelebene druckbeaufschlagt.
Eine Bremswirkung wird dadurch erzielt, dass die Ankerscheiben durch
die Druckfedern axial zur Mittelebene bewegt und so gegen die Bremsscheiben
und den in Umfangsrichtung feststehenden Bremsblock gedrückt
werden. Bei einer doppelt wirkenden Federdruckbremse wirken die
beiden Bremsscheiben gleichzeitig, weil der Bremsblock schwimmend
gelagert ist. Nachteilig ist die schlagartig auftretende Bremskraft,
die durch die gleichzeitig einfallenden Bremsscheiben erzeugt wird.
Die schlagartige Belastung ist für eine kombinierte Kupplungs-Bremsanordnung
nicht geeignet.
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Zur
Verminderung von Bremsgeräuschen wird in der
DE 20 2005 017 379 U1 eine
doppelt ausgeführte elektromagnetisch gelüftete
Federdruckbremse vorgeschlagen, welche die Geräusche der Bremse
eliminiert. Die Ursache für Schleifgeräusche ist
die zwischen den Bremsscheiben liegende Zwischenplatte. Diese wird
durch eine entsprechende Gestaltung und Dimensionierung von Federn
in einer Neutralstellung gehalten, um im Horizontalbetrieb oder
im Vertikalbetrieb ein Schleifen an den jeweiligen Bremsscheiben
zu verhindern. Die schlagartige Belastung der Kupplungseinheit wird
damit nicht verringert. Außerdem besitzt die doppelt wirkende
Federdruckbremse mit einem schwimmend gelagerten Bremsblock große
Baumaße.
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Zur
Verringerung der Baumaße wird in der
DE 10 2005 048 208 A1 eine
doppelt wirkende elektromagnetisch gelüftete Federdruckbremse
aufgezeigt, die mit nur einer Magnetspule betrieben wird, wobei
die Überwachung des Bremszustandes mit einem Schalter erfolgen
kann. Dadurch kann die Bremse schmaler gebaut werden kann. Der Spulenträger mit
der Magnetspule ist frei schwimmend in Abstandsbuchsen gelagert,
wobei die beiden Ankerscheiben auf der rechten und linken Seite
des Spulenträgers eigene unabhängige Mitnahmebuchsen für
die Drehmomentübertragung verwenden. Die komplette Einheit
aus Spulenträger und den beiden Ankerscheiben ist auf Abstandsbuchsen
frei beweglich gelagert. Beim senkrechten Einbau wird der Spulenträger
mit den Ankerscheiben durch Schraubenfedern im Gleichgewicht gehalten.
Die Druckfedern sind so dimensioniert, dass im Vertikalbetrieb die
beiden Bremsrotoren ohne Schleifgeräusche umlaufen können.
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Die
Erfindung bezweckt eine kombinierte Kupplungs-Bremseinheit mit doppelt
wirkender Haltebremse, die bei Ausfall eines Bremssystems die notwendige
Sicherheit gewährleistet. Die für die Kupplungseinheit
nachteilige, schlagartig auftretende Bremskraft durch gleichzeitig
einfallende Bremsen soll vermieden werden. Gleichzeitig sollen die
Baumaße der Kupplungs-Bremseinheit möglichst gering gehalten
werden.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe bei einer Kupplungs-Bremseinheit dadurch gelöst,
dass die Rutschkupplung einen Kupplungsflansch mit einem Reibbelag
sowie eine mit einer Kupplungsdruckfeder druckbeaufschlagte Kupplungsscheibe
besitzt und die doppelt wirkende Haltebremse eine Sicherheitsbremse
mit einer ersten Bremsscheibe und eine Betriebsbremse mit einer
zweiten Bremsscheibe sowie einen aus zwei separaten Magnetspulen
zusammengefügten Bremsmagnetkörper mit zwei Ankerscheiben
und zwei Reibscheiben beiderseits der Bremsscheiben aufweist, wobei
der Bremsmagnetkörper mittels einer Halterung mittig zwischen
den Bremsscheiben ortsfest arretiert ist.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Kupplungsdruckfeder innerhalb des Bremsmagnetkörpers
zwischen den Bremsscheiben angeordnet ist. Durch die innenliegende
Kupplungsdruckfeder und die Anordnung der Kupplungsscheibe neben
der Bremsscheibe kann die Kupplungs-Bremseinheit sehr kompakt gebaut werden.
Weiterhin können die Baumaße durch den mittig
angeordneten Bremsmagnetkörper gering gehalten werden.
Die beiden Magnetspulen des Bremsmagnetkörpers ermöglichen
eine unterschiedliche Ausgestaltung der Sicherheitsbremse und der
Betriebsbremse, damit der doppelte Bremsstoß vermieden
wird. Dadurch können stoßartige Belastungen der
Kupplungs-Bremseinheit vermieden werden.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert
werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen. Im Einzelnen zeigt
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1 einen
Längsschnitt durch die Kupplungs-Bremseinheit,
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2 einen
weiteren Längsschnitt durch die Kupplungs-Bremseinheit
im Bereich eines Führungsbolzens für die Ankerscheiben,
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3 eine
Draufsicht auf die Kupplungs-Bremseinheit mit der Spannschelle,
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4 einen
Querschnitt der Spannschelle gemäß 3,
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5 einen
Querschnitt der Kupplungs-Bremseinheit mit der Spannschelle,
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6 eine
vergrößerte Detailzeichnung A gemäß 1 und
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7 eine
perspektivische Darstellung der Kupplungs-Bremseinheit.
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Die
in 1 und 7 dargestellte Kupplungs-Bremseinheit
für ein elektrisch angetriebenes Hebezeuge weist im Kraftfluss
zwischen einem nicht weiter dargestellten Antriebsmotor und der
Getriebeeingangswelle eine Rutschkupplung 1 und zum direkten
Abbremsen der Last eine in Eingriff mit der Motorwelle 2 eine
doppelt wirkende, elektromagnetisch gelüftete Haltebremse
mit durch Federdruck beaufschlagten Ankerscheiben 3 auf,
die nach dem Abfallen der Magnetspulen 4 mit der Bremsscheibe 5 einer
Sicherheitsbremse 6 und der Bremsscheibe 7 einer
Betriebsbremse 8 in Eingriff sind. Die Rutschkupplung 1 verhindert
die Überlast im Antriebsstrang und bewahrt den Antriebsstrang
vor bleibenden Schäden. Die Sicherheitsbremse 6 mit
der ersten Bremsscheibe 5 der doppelt wirkenden Haltebremse ist
kupplungsseitig gegenüber der Betriebsbremse 8 mit
der zweiten Bremsscheibe 7 angeordnet, deren konstruktiven
Merkmale identisch sind.
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Die
Rutschkupplung 1 besteht aus einem Kupplungsflansch 9,
der mit einem Reibbelag 11 versehen ist und aus einer Kupplungsscheibe 13,
die axial verschiebbar aber drehfest auf der Motorwelle 2 befestigt
ist. Die Befestigung erfolgt mit einer längeren Passfeder 12.
Anstelle der Passfeder 12 kann die Motorwelle 2 zur Übertragung
des Drehmoments ein Vielnutprofil oder ein Keilwellenprofil mit
einer Keilwellenverzahnung aufweisen. Der Kupplungsflansch 9,
gegenüber der Kupplungsscheibe 13, ist in Achsrichtung
ortsfest und drehbar mit einem Radiallager 14 in einem
Flansch 31 der Kupplungs-Bremseinheit gelagert. Das Einstellen
des Rutschmoments erfolgt mit einer konzentrisch zu der Motorwelle 2 angeordneten
Kupplungsdruckfeder 16 über eine Spannbuchse 17 sowie
eine Spannhülse 18, die mit einer Spannmutter 19 betätigt
wird. Diese Spannelemente der Rutschkupplung 1 sind axialbeweglich.
Die gegen die Kupplungsscheibe 13 wirkende Spannbuchse 17 ist
mit der längeren Passfeder 12 ebenso axial verschiebbar
wie die Kupplungsscheibe 13 und drehfixiert angeordnet.
Dadurch wird die Kupplungsscheibe 13 beim Anspannen der
Kupplungsdruckfeder 16 mit dem gewünschten Rutschmoment
gegen den Kupplungsflansch 9 beziehungsweise den Reibbelag 11 gedrückt.
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Zugleich
besitzt die Spannbuchse 17 eine Außenverzahnung
zur Mitnahme der Bremsscheibe 5 der Sicherheitsbremse 6,
die zur Kraftübertragung eine passgerechte Innenverzahnung
oder Profilierung aufweist. Damit ist die Bremsscheibe 5 der
Sicherheitsbremse 6 gegenüber der Spannbuchse 17 gleichfalls
axialbeweglich und drehfixiert gelagert. Die Passung kann als Spielpassung
ausgelegt werden, so dass sich die Bremsscheibe 5 auf der
Spannbuchse 17 leicht axial verschieben lässt
und das Drehmoment der Welle auf die Bremsscheibe 5 übertragen
wird. Über die Spannbuchse 17 und die längere
Passfeder 12 ist die Bremsscheibe 5 mit der Kupplungsscheibe 13 damit
kraftschlüssig verbunden. Durch die Anordnung der Spannbuchse 17 und
der Kupplungsdruckfeder 16 mit der Spannhülse 18 innerhalb
des Bremsmagnetkörpers 21 kann die Kupplungs-Bremseinheit
sehr kompakt ausgeführt werden. Entsprechend der vorhandenen
Baulänge kann eine längere Kupplungsdruckfeder 16 mit
einem größeren Federweg eingesetzt werden. Die
Rutschkupplung 1 kann auf diese Weise exakter eingestellt werden,
im Vergleich zu einer üblicherweise kurzen Druckfeder bei
separater Ausführung der Rutschkupplung 1.
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Spiegelbildlich
gesehen weist die auf der gegenüberliegenden Seite des
Bremsmagnetkörpers 21 angeordnete Bremsscheibe 7 der
Betriebsbremse 8 mit der Spannhülse 18 die
gleiche Innenverzahnung beziehungsweise Außenverzahnung
oder ein Keilwellenprofil mit Spielpassung auf. Die Bremsscheibe 7 der
Betriebsbremse 8 und die Spannhülse 18 sind
in Achsrichtung verschiebbar gelagert, wobei die Spannhülse 18 auf
der Motorwelle 2 drehfest mit einem Passfederelement 22 angeordnet
ist. Anstelle des Passfederelements 22 kann ebenso ein
Vielnutprofil oder ein Keilwellenprofil verwendet werden.
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Der
zwischen den Bremsscheiben 5, 7 angeordnete Bremsmagnetkörper 21 ist
zusammengefügt aus einer linken Magnetspule 4 und
einer spiegelbildliche angeordneten rechten Magnetspule 4 mit
jeweils einer Ankerscheibe 3. Die Magnetspulen 4 werden
durch eine Halterung, beziehungsweise durch eine in 3, 4, 5 und 7 gezeigte Spannschelle 23 zusammengehalten.
Beim Stromdurchfluss durch die Magnetspule 4 wird die Ankerscheibe 3 durch
den Bremsmagnetkörper 21 angezogen. Beim Abschalten
der Magnetspule 4 wird die Ankerscheibe 3 freigegeben
und durch mehrere in Bewegungsrichtung wirkende Spiralfedern 24,
die in den Innenbohrungen des Bremsmagnetkörpers 21 angeordnet
sind, in Richtung der Bremsscheibe 5 für die Sicherheitsbremse 6 und
die Bremsscheibe 7 der Betriebsbremse 8 gedrückt.
In Umfangsrichtung sind die Spiralfedern 24 in einem gleichmäßigen
Abstand angeordnet.
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Die
Spiralfedern 24 sind in 2 dargestellt. Die
Führung der Ankerscheiben 3 erfolgt durch Führungsbolzen 25.
Insgesamt sind vorzugsweise drei Führungsbolzen 25 vorgesehen,
die in 7 gezeichnet sind. Die Ankerscheiben 3 werden
beim Abbremsen der Motorwelle 2 gegen den Reibbelag 11 der
Bremsscheiben 5, 7 gedrückt. Dabei werden
die Bremsscheiben 5, 7 gegen die ortsfest angeordneten Reibscheiben 26 gepresst.
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Gemäß 2 erfolgt
die Aufhängung der Reibscheiben 26 zusammen mit
dem Bremsmagnetkörper 21 mit den Führungsbolzen 25.
Der Führungsbolzen 25 nach 2 weist
links beziehungsweise motorseitig ein Befestigungsgewinde 27 mit
einem Bund 28 auf, an dem die linke Reibscheibe 26 fest anliegt
und beim Abbremsen abgestützt wird. Für die Befestigung
der Reibscheibe 26 auf der Seite der Bremsscheibe 7 der
Betriebsbremse 8 besitzt der Führungsbolzen 25 ein
Einstellgewinde 29 mit einem Spannrohr 30 und
eine sich selbst sichernde Mutter 36. Mit dem Befestigungsgewinde 27 ist
der Führungsbolzen 25 an einem Flansch 31 befestigt.
Der Flansch 31 ist nach 7 mit Bohrungen 32 zum
Anschrauben an das Gehäuse des Antriebsmotors versehen.
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Nach 5 und 7 weist
der Bremsmagnetkörper 21 bei einem der Führungsbolzen 25 einen segmentförmigen
Ausschnitt 33 auf, dessen Sehne durch den Mittelpunkt des
Führungsbolzendurchmessers geführt ist. Der segmentförmige
Ausschnitt 33 wird gemäß 5 und 7 mit
einer Halterung verschlossen, die in 4 dargestellt
ist. Die Halterung ist im Ausführungsbeispiel eine Spannschelle 23,
die eine im Durchmesser zu dem Führungsbolzen 25 passende
koaxiale Lagerbohrung 34 aufweist, die zum Führungsbolzen 25 hin
offen ist und diesen formschlüssig umgibt. Mit der Spannschelle 23 werden
die Magnetspulenkörper 4 gegeneinander und mit
dem Führungsbolzen 25 beim Festsschrauben der
Spannschrauben 35 fest verspannt. Der Bremsmagnetkörper 21 ist
dadurch mittels der Spannschelle 23 mittig zwischen den
Bremsscheiben 5, 7 ortsfest arretiert, während
die Ankerscheiben 3 auf dem Führungsbolzen 25 verschiebbar
angeordnet sind.
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Das
Einstellen der doppelt wirkenden Haltebremse erfolgt bei gelockerter
Spannschelle 23 mit jeweils gegenüberliegend vier
Fühllehren. Die Fühllehren werden zwischen den
stromlosen Bremsmagnetkörper 21 und die Ankerscheiben 3 eingeführt. Durch
wechselseitiges Anziehen der selbstsichernden Mutter 36 in 7 wird
die Einstellung des gewünschten Spaltmaßes vorgenommen.
Nach dem Einstellen des Spaltmaßes werden die Spannschrauben 35 der
Spannschelle 23 festgezogen und der Bremsmagnetkörper 21 mit
dem Führungsbolzen 25 verspannt.
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Die
Sicherheitsbremse 6 und die Betriebsbremse 8 können
jedoch auch in getrennten Arbeitschritten eingestellt werden. Zunächst
erfolgt das Einstellen des Spaltmaßes für die
Sicherheitsbremse 6 bei gelockerter Spannschelle 23,
indem jeweils gegenüberliegend zwei Fühllehren
zwischen den Bremsmagnetkörper 21 und der Ankerscheibe 3 eingeführt
werden. Nach dem Justieren des gewünschten Spaltmaßes
werden die Spannschrauben 35 der Spannschelle 23 festgezogen
und der Bremsmagnetkörper 21 mit dem Führungsbolzen 25 fest
verspannt. Nach dem Einstellen des Spaltmaßes bei der Bremsscheibe 5 der
Sicherheitsbremse 6 kann die Justierung der Bremsscheibe 7 der
Betriebsbremse 8 vorgenommen werden. Das Einstellen des
Spaltmaßes mit den Fühllehren auf der Seite der
Bremsscheibe 7 der Betriebsbremse 8 kann ohne
das Lösen der Spannschelle 23 erfolgen. Das Spaltmaß wird
mit den selbstsichernden Mutter 36 eingestellt. Auf diese Weise
kann die einem größeren Verschleiß unterworfene
Betriebsbremse 8 unabhängig von der Sicherheitsbremse 6 sehr
einfach und öfter nachjustiert werden.
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Nach
dem Einstellen des Spaltmaßes kann die Funktionsweise der
beiden Magnetspulen 4 unabhängig voneinander überprüft
werden. Darüber hinaus können die Magnetspulen 4 auf
diese Weise separat elektrisch geschaltet und angesteuert werden, damit
die schlagartige Belastung der Kupplungs-Bremseinheit verringert
wird. Die Betriebsbremse 8 kann konstruktiv derart gestaltet
werden, dass die Einfallzeit verkürzt wird. Durch Anbringung einer
Abreißkante 37 gemäß 6 an
der Magnetspule 4 der Betriebsbremse 8 kann außerdem
durch Übererregung gewährleistet werden, dass
die Ankerscheiben 3 zeitlich versetzt abfallen. Die Magnetspulen 4 können
beispielsweise unterschiedlich im Gleichstrom- oder Wechselstromkreis
beschaltet werden. Gleichfalls können die Magnetspulen 4 eine voneinander
abweichende Wicklung aufweisen. Die Sicherheitsbremse 6 kann
dadurch mit zeitlich verzögerter Einfallzeit zum Einsatz
kommen, wodurch der doppelte Bremsstoß vermieden wird.
Im praktischen Betrieb wird die Sicherheitsbremse dadurch weniger durch
Verschleiß belastet, was eine höhere Sicherheit
zur Folge hat.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005048208
A1 [0002, 0006]
- - DE 19849750 B4 [0003]
- - DE 10305590 A1 [0004]
- - DE 202005017379 U1 [0005]