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Die Erfindung betrifft eine Reibungsbremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und insbesondere eine elektromechanische Reibungsbremse für Aufzüge.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Reibungsbremsen, wie sie z. B. zum Bremsen von Aufzügen verwendet werden, umfassen zwei gegenüberliegend angeordnete Bremshebel, die mittels eines Aktors, wie z. B. eines Elektromotors, gegen ein dazwischen liegendes Element, wie z. B. eine Bremsschiene, gedrückt werden. Derartige Reibungsbremsen sind bereits lange auf dem Markt und prinzipiell ausgereift, sie neigen jedoch zum Quietschen oder Ruckeln, wenn die Bremsbeläge an das gebremste Element angelegt werden. Die dabei entstehenden Schwingungen und Geräusche werden in der Regel als störend empfunden und sind insbesondere in der Aufzugstechnik nicht akzeptabel.
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Auch ein anderer Bremsentyp, nämlich eine magnetgelüftete Federspeicherbremse, zeigt ähnliche Probleme. Bei diesem Bremsentyp können aufgrund der Hubmagnetbetätigung ebenfalls Erschütterungen und ggf. Quietschgeräusche auftreten, die für die Fahrgäste störend sind.
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Aufzugbremsen benötigen darüber hinaus eine zusätzliche Notbremsvorrichtung (Fangvorrichtung), die den Aufzug im Notfall, z. B. bei einem Abriss des Seils, sicher bremst. Derartige Notbremsvorrichtungen umfassen in der Regel zwei Bremselemente, die den Aufzug durch einen spanenden Eingriff abfangen und bremsen. Bei einer Betätigung der Notbremsvorrichtung werden jedoch Beschädigungen an den Bremselementen verursacht, so dass die Bremselemente danach gewartet oder repariert werden müssen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reibungsbremse, insbesondere für Aufzüge, zu schaffen, die im Normalbetrieb gleichmäßiger, ohne störende Ruckelbewegungen oder Stöße, arbeitet. Darüber hinaus soll die erfindungsgemäße Reibungsbremse die Funktion einer Betriebsbremse und einer Notbremsvorrichtung vereinen.
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Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patenanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung wird eine Reibungsbremse zum Abbremsen einer schienengeführten Transporteinrichtung, insbesondere eines Aufzugs vorgeschlagen, die eine Zuspanneinrichtung mit wenigstens einem Bremshebel und einem daran befestigten Bremsbelag, der gegen eine Schiene gedrückt werden kann, und einen Aktor zum Betätigen der Zuspanneinrichtung aufweist. Die erfindungsgemäße Reibungsbremse umfasst ferner eine Federanordnung, die wenigstens einen Bremshebel in Richtung der Schiene vorspannt und in der Lage ist, die Bremse selbsttätig zu schließen, sowie eine Steuerung, die den Aktor während eines Bremsvorgangs derart ansteuert, dass eine durch die Federanordnung angetriebene Zuspannbewegung zumindest phasenweise gedämpft wird. Durch das Dämpfen der Zuspannbewegung werden weniger Erschütterungen der Transporteinrichtung erzeugt. Die Bremse arbeitet somit gleichmäßiger und erzeugt weniger störende Quietschgeräusche.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Aktor derart angesteuert, dass sich der bzw. die Bremsbeläge mit einer vergleichsweise geringeren Geschwindigkeit an die Schiene anlegen als ohne den Eingriff des Aktors. Das sanftere Anlegen der Bremsbeläge trägt wesentlich dazu bei, das Bremsverhalten der Reibungsbremse zu verbessern.
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Unter der Bezeichnung „Transporteinrichtung” sollen hier sämtliche Einrichtungen verstanden werden, die entlang einer festen Bahn, wie z. B. einer Führungsschiene, bewegt werden. Die Bezeichnung bezieht sich insbesondere auf Einrichtungen, die geeignet sind, Personen oder Güter zu transportieren, sei es horizontal oder vertikal, und insbesondere auf Aufzüge, Aufzugskabinen, Förderschaufeln, Förderwerke, Paternoster, Fahrkörbe, Lifte, Förderregale, Hebebühnen oder Hebewerke, etc..
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Der Aktor wird vorzugsweise in einer Anfangsphase der Zuspannbewegung derart angesteuert, dass sich der bzw. die Bremsbeläge schneller in Richtung der Schiene bewegen als ohne Unterstützung des Aktors. Dadurch kann die Bremswirkung der Reibungsbremse zu einem früheren Zeitpunkt einsetzen. In einer nachfolgenden, zweiten Phase wird die Zuspannbewegung dann vorzugsweise gedämpft. Der Wechsel zwischen dem unterstützenden Betrieb und dem dämpfenden Betrieb des Aktors kann z. B. zu einem Zeitpunkt stattfinden, in dem der bzw. die Bremsbeläge das Lüftspiel überwunden haben und mit der Schiene in Kontakt kommen. Wahlweise kann der Wechsel auch kurz vor oder nach diesem Zeitpunkt erfolgen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Aktor so betrieben, dass die Zuspannkraft nahezu im gesamten Verlauf einer Bremsung etwa linear zunimmt.
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Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung umfasst die Reibungsbremse eine aus zwei gegenüberliegend angeordneten Bremshebeln gebildete Bremszange, die eine dazwischen angeordnete Schiene umgreift. Wenigstens einer der Bremshebel ist schwenkbar angeordnet, so dass der Bremsbelag, welcher (z. B. über einen Bremsbelagträger) mit dem Bremshebel verbunden ist, an die Schiene angelegt werden kann.
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Vorzugsweise sind beide Bremshebel schwenkbar ausgeführt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Bremshebel mittels einer Aufhängung elastisch an der Transporteinrichtung aufgehängt, die somit als Befestigung der gesamten Bremse dient. Diese elastische, reibungsarme Verbindung zwischen Transporteinrichtung und Bremshebel ermöglicht den für das Anlegen der Beläge erforderlichen Freiheitsgrad ohne Erschütterungen auf die Transporteinrichtung zu übertragen, wie sie z. B. bei Gleitführungen durch die Losbrechkräfte entstehen können.
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Die elastische Aufhängung ist vorzugsweise so ausgelegt, dass die Bremse einerseits im unbetätigten Zustand in einer stabilen Position gehalten wird und andererseits, dass der Bremshebel bei einem Bremsvorgang geringfügig in Bewegungsrichtung der Transporteinrichtung (bzw. in Gegenrichtung) ausgelenkt werden kann. Dadurch kann das Bremsverhalten der Reibungsbremse weiter optimiert werden.
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Die elastische Aufhängung ist vorzugsweise als Festkörpergelenk ausgeführt. Sie kann z. B. eine Feder, wie z. B. wenigstens eine Blattfeder, umfassen. In diesem Fall kann die Funktion der elastischen Aufhängung und die Funktion der Lagerung des Bremshebels in einem einzigen Bauteil kombiniert werden.
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Die Bremshebel einer Bremszange können entweder einzeln oder gemeinsam aufgehängt sein. Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist für jeden der Bremshebel eine Feder vorgesehen, die am jeweiligen Bremshebel angreift. Die elastische Aufhängung ermöglicht einen Ausgleich der Bremskraftverteilung zwischen den gegenüberliegenden Bremshebel, ähnlich wie bei einem Schwimmsattel von KFZ-Scheibenbremsen. Mit einer solchen Aufhängung kann das Bremsverhalten der Bremse weiter verbessert werden.
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Die Federn der Aufhängung sind vorzugsweise in Löserichtung der Reibungsbremse vorgespannt. Dadurch wirkt auf jeden der Bremshebel eine Kraft bzw. ein Drehmoment, das das Lösen der Bremsbeläge vom Reibelement unterstützt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ein oder mehrere Anschläge vorgesehen, die eine Bewegung der Bremshebel in vertikaler Richtung (d. h. entgegen der Bewegungsrichtung des Transportmittels) begrenzen. Der bzw. die Anschläge verhindern, dass die Bremshebel zu weit ausgelenkt oder so starken mechanischen Belastungen ausgesetzt werden, dass sie möglicherweise abreißen.
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Die Elastizität der Aufhängung und die Position des bzw. der Anschläge sind vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass die Bremshebel erst bei stärkeren Bremsungen gegen die Anschläge laufen. Bei schwächeren Bremsungen sollen die Bremshebel vorzugsweise nicht gegen die Anschläge stoßen. Die Anordnung. kann beispielsweise so abgestimmt sein, dass die Bremshebel nur dann gegen einen Anschlag stoßen, wenn die Bremskraft größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, z. B. 50% oder 80% einer maximalen Bremskraft. Alternativ können die Anschläge so ausgebildet sein, dass zusätzlich oder auch anstelle der Bremshebel die Belagträger gegen die Anschläge laufen können.
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Die einzelnen Bremshebel können neben ihrer elastischen Aufhängung zusätzlich über ein Festlager schwenkbar gelagert sein. Durch diese Maßnahme können die schwenkbaren Bremshebel um eine fest definierte Schwenkachse schwenken. In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist der Bremshebel an einem Ende schwenkbar gelagert und verfügt an einem anderen Ende über einen Bremsbelagträger als Aufnahme für den Bremsbelag.
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Die Bremshebel sind vorzugsweise um parallele Achsen schwenkbar gelagert. Der Abstand der parallelen Schwenkachsen ist vorzugsweise größer als null, es können aber auch identische Schwenkachsen sein. Dies ermöglicht, dass sich die beim Bremsen in Zuspannrichtung auftretenden Lagerkräfte bei gleichmäßiger Kraftverteilung gegenseitig aufheben können, so dass die elastische Aufhängung nicht ungewollt seitlich wegknickt.
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Im Falle einer Ausführungsform mit Bremszange kann zwischen den gegenüberliegenden Bremshebeln eine Bremsbrücke vorgesehen sein, die die bei einer Bremsung auftretende Zuspannkraft aufnimmt. Die Bremsbrücke ist vorzugsweise mittels der elastischen Aufhängung freitragend aufgehängt. Sofern die einzelnen Bremshebel (Fest-)Lager aufweisen, können diese beispielsweise an gegenüberliegenden Seiten der Bremsbrücke angeordnet sein.
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Zur Betätigung der Reibungsbremse ist vorzugsweise wenigstens ein Ankerzug vorgesehen, der vom Aktor und/oder der Federanordnung angetrieben wird.
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Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist ein erster Ankerzug vorgesehen, der von der Federanordnung betätigt wird, und ein zweiter Ankerzug, der vom Aktor, wie z. B. einem Elektromotor, angetrieben wird. Die Federanordnung kann sich in diesem Fall z. B. an einem Bremshebel abstützen und wird im geöffneten Zustand der Bremse vorgespannt. Um die Reibungsbremse über den Ankerzug zu spannen, wird die Federanordnung entspannt, so dass sie ihre gespeicherte Energie an den Bremshebel abgibt. Der Aktor kann z. B. an einem Bremshebel befestigt sein und kann einen gegenüberliegenden zweiten Bremshebel über eine Welle sowohl in Zuspann- als auch in Löserichtung betätigen. Zum Lösen der Bremse bewegt der Aktor die Bremshebel auseinander, wodurch der Aktor den Federspeicher spannt und der Federspeicher wieder mit potentieller Energie aufgeladen wird. Zum Halten einer bestimmten Bremsstellung bringt der Aktor eine konstante Kraft auf den Bremshebel. Zum Zuspannen senkt der Aktor seine Kraft ab, so dass durch die Vorspannung der Federanordnung eine Zuspannbewegung des Bremshebels ausgeführt wird.
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Wahlweise kann auch nur ein einziger Ankerzug vorgesehen sein, der sowohl von der Federanordnung als auch vom Aktor, wie z. B. einem Elektromotor, betätigt wird.
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Jeder Ankerzug umfasst vorzugsweise eine Stange oder Welle, die im Wesentlichen in Richtung der Zuspannkraft verläuft. Je nach Ausführungsform kann in einem oder in beiden Bremshebeln einer Bremszange jeweils eine Öffnung für die Stange bzw. Welle vorgesehen sein, durch die sie verläuft. Die Achse bzw. Welle kann z. B. ein Außengewinde aufweisen, das mit einem korrespondierenden Innengewinde der Öffnung zusammenwirkt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Bremse eine Nachstelleinrichtung, mit der das Lüftspiel der Reibungsbremse bzw. die im zugespannten Zustand wirkende Anpresskraft der Federanordnung eingestellt werden kann.
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Die Nachstelleinrichtung kann beispielsweise eine auf der Achse bzw. Welle des Ankerzugs angeordnete Mutter umfassen. Durch Nachstellen der Mutter kann der relative Abstand der Bremshebel zueinander verändert werden.
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Die erfindungsgemäße Reibungsbremse kann z. B. wie folgt betrieben werden: Der Aktor kann z. B. im Stillstand der Transporteinrichtung inaktiv geschaltet werden, so dass er keine Kraft ausübt. Die Transporteinrichtung wird dann allein durch die von der Federanordnung erzeugte Bremskraft im Stillstand gehalten. Die Federanordnung ist in diesem Fall so ausgelegt, dass sie die Transporteinrichtung vorzugsweise in jedem Beladezustand, insbesondere auch bei maximaler Beladung, im Stillstand halten kann.
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Die Reibungsbremse wird vorzugsweise gelöst, wenn ein Freigabesignal vorliegt. Ein Freigabesignal kann beispielsweise erzeugt werden, wenn die Türen eines Aufzugs vollständig geschlossen sind. Der Aktor öffnet dann die Reibungsbremse entgegen der Zuspannkraft der Federanordnung.
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Die erfindungsgemäße Reibungsbremse umfasst vorzugsweise eine Notbremsvorrichtung, mit der sie in einem Notfall automatisch zugespannt werden kann. Die Notbremsfunktion wird vorzugsweise durch die Federanordnung realisiert. Notfälle sind dabei solche Zustände, in denen der ordnungsgemäße Betrieb der Anlage, an der die Bremse montiert ist, nicht gewährleistet werden kann, wie z. B. der Ausfall des Aktors bei einem Stromausfall oder ein Riss des Seils, an dem eine Fahrgastkabine aufgehängt ist.
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Die Notbremsvorrichtung funktioniert vorzugsweise nach folgendem Prinzip: Wenn der elektromechanische Aktor bei einem Stromausfall ausfällt, kann er der Zuspannkraft der Federanordnung keine Kraft mehr entgegensetzen. Die Federanordnung kann somit den bzw. die Bremsbelagträger mit dem Bremsbelag gegen die Schiene drücken, wodurch die Transporteinrichtung automatisch gebremst wird.
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Hierzu ist die Federanordnung so ausgelegt, dass sie die Transporteinrichtung vorzugsweise in jedem Beladezustand, insbesondere auch bei maximaler Beladung, aus maximaler Beschleunigung der Transporteinrichtung in den Stillstand versetzen kann.
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Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann die Reibungsbremse ein Dämpfungselement umfassen, das in Richtung der Schiene über den Bremsbelag vorragt. Das Dämpfungselement kann z. B. an einem Bremshebel oder am Bremsbelag befestigt sein. Vorzugsweise ist jeder Bremshebel mit einem Dämpfungselement ausgestattet. Dadurch kann erreicht werden, dass die Bremsbeläge im geöffneten Zustand der Bremse nicht an der Schiene schleifen und keine Vibrationen erzeugen. Die Dämpfungselemente gewährleisten darüber hinaus eine gleichmäßige Verteilung des Lüftspiels zwischen den Bremsbelägen und dem gebremsten Element. Ferner wird das Anlegen der Bremsbeläge an das gebremste Element bzw. die Schiene gedämpft.
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Durch die Kombination der vorgespannten elastischen Aufhängung in Zuspannrichtung (Festkörpergelenk der Bremshebel) einerseits und der Dämpfungselemente am Bremshebel andererseits wird erreicht, dass sich die Bremsbeläge gleichzeitig an die Schiebe gedämpft anlegen. Es wird also ein „Doppelschlag” vermieden, bei dem erst der eine Reibbelag und dann der andere Reibbelag gegen die Schiene anschlagen. Die vorgespannte Aufhängung und die Dämpfungselemente sorgen gemeinsam somit stets zu einer gegenüber der Schiene zentrierten Ausrichtung der Bremszange, so dass unerwünschte Schiefstellungen der Bremszange bzw. deren Bremshebel vermieden werden und daraus resultierende Schwingungen oder Stöße vermieden werden.
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Das Dämpfungselement kann aus einem elastischen Material bestehen. Alternativ könnte das Dämpfungselement auch über eine elastische Aufhängung am Bremshebel befestigt sein, das in Kontakt mit der Schiene kommen kann.
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Die erfindungsgemäße Reibungsbremse kann auch ein anderes Dämpfungselement aufweisen, das einen Aufprall der Bremshebel bzw. Bremsbeläge gegen die vorstehend beschriebenen seitlichen Anschläge dämpft. In diesem Fall ist das Dämpfungselement vorzugsweise derart an einem Bremshebel angeordnet, dass es seitlich über den Bremshebel hinaus in Richtung des Anschlags vorragt. Das Dämpfungselement kann aber auch am Anschlag angeordnet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst jeder Bremshebel oder Bremsbelag vorzugsweise wenigstens ein Dämpfungselement zur Einhaltung des Lüftspiels und wenigstens ein weiteres Dämpfungselement zur Dämpfung eines Aufpralls gegen einen seitlichen Anschlag. Die beiden Dämpfungselemente können auch als ein einziges, insbesondere einstückiges Element realisiert sein.
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Die erfindungsgemäße Reibungsbremse kann bei einer Applikation als Aufzugsbremse neben ihrer Funktion als Betriebsbremse und Notbremse auch als Sicherheitsbremse eingesetzt werden, mit der ungewünschte Bewegungen der Fahrgastkabine, wie z. B. ein Losfahren bei geöffneten Türen, unterbunden werden kann. Zur Realisierung der Sicherheitsfunktion ist in diesem Fall eine Steuereinheit mit einer entsprechenden Software vorgesehen.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform einer Sicherheitsfunktion kann die Bremse erst dann durch den Aktor geöffnet werden, wenn ein Freigabesignal an der Aktorsteuerung anliegt. Demnach wird die Reibungsbremse, vorzugsweise allein von der Federanordnung, so lange zugespannt gehalten, bis die Türen des Aufzugs geschlossen sind. Sobald die Türen geschlossen sind, wird das für ein Öffnen der Bremse notwendige Freigabesignal generiert und die Reibungsbremse mittels des Aktors geöffnet. Andernfalls wird der geschlossene Zustand der Reibungsbremse beibehalten. Der Zustand der Türen kann in bekannter Weise erfasst werden. Öffnen sich die Türen nach einem Halt des Aufzugs, wird das Freigabesignal wieder zurückgenommen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Sicherheitsfunktion nach jedem Anhalten der Transporteinrichtung im Normalbetrieb aktiviert, um vor jeder Weiterfahrt ein Freigabesignal zu erzwingen.
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Gemäß einer zweiten Ausführung kann die Sicherheitsfunktion für Wartungszwecke genutzt werden, um den Aufzug zu blockieren, damit er nicht in einen Sicherheitsraum oberhalb bzw. unterhalb des Aufzugs hineinfährt. Dadurch kann z. B. verhindert werden, dass Arbeiter, die im Aufzugsschacht Wartungsarbeiten durchführen, versehentlich vom Aufzug gerammt oder eingequetscht werden. Hierzu kann manuell die Steuerung betätigt werden, welche die Sicherheitsbremse auslöst. Erst nachdem die Betätigung manuell zurückgenommen wird, kann die Aufzugsbremse durch den Aktor wieder geöffnet werden und der Aufzug wieder seinen Normalbetrieb aufnehmen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann die erfindungsgemäße Reibungsbremse beispielsweise positionsabhängig betätigt werden. Die Position des Aufzugs kann mittels bekannter Positionssensoren erfasst werden. Wenn sich der Aufzug dem oberen oder unteren Schachtende nähert, kann z. B. die Leistung des Aktors stufenweise oder kontinuierlich in Abhängigkeit von der aktuellen Position reduziert und somit die Reibungsbremse zugespannt werden. In der Steuereinheit des Aufzugs kann beispielsweise ein entsprechendes, positionsabhängiges Profil hinterlegt sein.
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Die Bremskraft der erfindungsgemäßen Reibungsbremse kann auch geschwindigkeitsabhängig eingestellt werden. Die Geschwindigkeit des Aufzugs kann beispielsweise aus dem Signal eines Positionssensors abgeleitet werden. In diesem Fall muss kein zusätzlicher Geschwindigkeitssensor vorgesehen werden.
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In der Aufzugsteuerung kann auch ein Geschwindigkeitsprofil hinterlegt sein, gemäß dem der Aufzug bis zum Stillstand abgebremst wird. In diesem Fall wird die Reibungsbremse entsprechend dem Profil stufenweise oder kontinuierlich weiter zugespannt, bis der Aufzug zum Stillstand gekommen ist. Das Geschwindigkeitsprofil kann z. B. durchlaufen werden, wenn sich der Aufzug einem Schachtende nähert, es kann aber auch generell zum Anhalten auf einer bestimmten Etage genutzt werden.
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Der Aktor und die Federanordnung können ein gemeinsames Gehäuse aufweisen, das z. B. direkt an einem Bremshebel montiert sein kann.
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Die erfindungsgemäße Reibungsbremse kann beispielsweise an einer Aufzugskabine oder am Gegengewicht des Aufzugs montiert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Reibungsbremse in einer Bewegungsrichtung z;
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2 eine Aufsicht auf eine Fahrgastkabine eines Personenaufzuges von oben;
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3 eine Seitenansicht der Fahrgastkabine von 2;
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4 eine spezielle Ausführungsform einer Reibungsbremse mit Dämpfungselementen; und
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5a, b den zeitlichen Verlauf der Zuspannkraft F und des vom Bremshebel zurückgelegten Wegs während einer Bremsung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Reibungsbremse 1 mit einer Zuspanneinrichtung 15, die hier zwei schwenkbare Bremshebel 3 umfasst. Die Bremshebel 3 haben an einem vorderen Abschnitt jeweils einen Bremsbelaghalter (nicht gezeigt) mit einem Bremsbelag 4. Die Bremsbeläge 4 sind vorzugsweise austauschbar an den Bremsbelaghaltern befestigt. Zwischen den beiden Bremshebeln 3 verläuft ein Reibelement 2 – im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Führungsschiene – das sich in einer Bewegungsrichtung, (z-Richtung) erstreckt und an das die Bremsbeläge 4 angelegt werden können, um eine Bremskraft auszuüben. Die Zuspanneinrichtung 15 bzw. die Bremshebel 3 bilden dabei eine Bremszange, welche die Führungsschiene 2 von gegenüberliegenden Seiten umgreift.
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Alternativ kann das Reibelement 2 anstelle der Führungsschiene als eine separat für die Bremse vorgesehene Schiene ausgebildet sein.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bremse 1 als Aufzugbremse realisiert, mit der die Fahrgastkabine 25 (siehe 2 und 3) eines Personenaufzugs gebremst wird. Die Bremse 1 ist an einem Rahmen 20 der Fahrgastkabine 25 (siehe 2) montiert und bewegt sich mit der Fahrgastkabine 25 in der z-Richtung aufwärts bzw. abwärts. Die Führungsschiene 2 ist an einer Wand 24 des Aufzugschachts 14 befestigt. Durch Anpressen der Bremsbeläge 4 gegen die Führungsschiene 2 wird eine Reibkraft erzeugt, die die Fahrgastkabine 25 verzögert.
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Die Bremse 1 ist mittels einer elastischen Aufhängung 5 frei tragend am. Rahmen 20 der Fahrgastkabine 25 aufgehängt. Die elastische Aufhängung 5 umfasst hier zwei Federn 11, die jeweils an einem der Bremshebel 3 angreifen. Die Federn 11 sind in Richtung der geöffneten Position der Bremse 1 vorgespannt, so dass sie das Lösen der Bremse 1 unterstützen.
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Wie in 1 zu erkennen ist, ist an demjenigen Ende der Bremshebel 3, das dem Bremsbelag 4 gegenüberliegt, jeweils ein Lager 12 vorgesehen, um das die Bremshebel 3 schwenkbar gelagert sind. Die beiden Lager 12 sind über eine Bremsbrücke 13 miteinander verbunden, welche die beim Bremsen in Zuspann- bzw. Löserichtung (x-Richtung) auftretenden Kräfte aufnimmt. Die Bremsbrücke 13 kann beispielsweise ein Metallstück sein.
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Die Reibungsbremse 1 wird hier mittels zweier Aktoren, nämlich mittels einer Federanordnung 8 und eines Elektromotors 6 angetrieben. Die Federanordnung 8 kann z. B. mehrere Blattfedern umfassen; der Elektromotor 6 kann beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor sein.
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Die Federanordnung 8 treibt einen ersten Ankerzug 16 an, der einer Achse 31 umfasst, die sich im Wesentlichen in der Zuspann- bzw. Löserichtung (x-Richtung) erstreckt. In den Bremshebeln 3 ist jeweils eine Durchgangsöffnung 17 vorgesehen, durch die die Achse 31 geführt ist, wobei sie an beiden Seiten der Bremszange nach außen vorragt. Die Federanordnung 8 ist auf dem im Bild rechts dargestellten Ende der Achse 31 befestigt und stützt sich gegen den rechten Bremshebel 3 ab. Auf der anderen Seite der Bremszange ist die Welle 31 durch eine Mutter 7 gesichert.
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Die Federanordnung 8 ist vorgespannt und übt eine die Bremse 1 schließende Kraft F aus. Die Federanordnung 8 ist dabei in der Lage, den Aufzug in allen Betriebszuständen, insbesondere auch bei maximaler Beladung, selbsttätig zu bremsen oder im Stillstand zu halten.
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Die Reibungsbremse 1 umfasst in dieser Ausführungsform einen zweiten Ankerzug 35, der vom Elektromotor 6 betätigt wird. Der zweite Ankerzug 35 umfasst eine vom Elektromotor 6 angetriebene Welle 9, die sich im Wesentlichen in der Zuspann- bzw. Löserichtung (x-Richtung) erstreckt. Die Welle 9 verläuft dabei durch eine im links dargestellten Bremshebel 3 vorgesehene Durchtrittsöffnung 17 mit einem Innengewinde und ist an ihrem, dem Elektromotor 6 gegenüberliegenden Ende, mittels eines Lagers 30 drehbar gelagert. Die Welle 9 hat dabei zumindest im Bereich der Durchtrittsöffnung 17 ein korrespondierendes Außengewinde, das mit dem Innengewinde der Durchtrittsöffnung 17 zusammenwirkt. Je nach Drehrichtung der Welle 9 lässt sich der Abstand 10 zwischen den beiden Bremshebeln 3 entweder vergrößern oder verkleinern.
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Alternativ kann die Welle 9 als Mutter-Spindeltrieb ausgebildet sein, welche die rotatorische Drehbewegung des Motors in eine axiale Längsbewegung umsetzt. Hierzu kann das Lager 30 als Mutter ausgebildet sein, so dass der rechte Bremshebel 3 betätigt wird. Über die Anbindung 29 kann der Motor 6 mit dem linken Bremshebel 3 befestigt werden.
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Der Elektromotor 6 wird von einer Steuereinheit 32 angesteuert. In der dargestellten geöffneten Position der Reibungsbremse 1 muss der Elektromotor 6 mit einer gewissen Leistung betrieben werden, um die Reibungsbremse entgegen der Kraft der Federanordnung 8 offen zu halten. Um einen Bremsvorgang auszuführen, wird die Motorleistung reduziert, so dass sich die gegenüberliegenden Bremshebel 3 aufeinander zu bewegen und die Bremsbeläge 4 gegen die Führungsschiene 2 gedrückt werden. Dabei wird die von der Federanordnung 8 bewirkte Zuspannbewegung vom Elektromotor 6 zumindest phasenweise gedämpft, so dass die Bremsbeläge 4 mit einer geringeren Geschwindigkeit gegen die Führungsschiene 2 stoßen als ohne den Eingriff des Elektromotors 6. Durch das sanfte Anlegen der Bremsbeläge 4 können Erschütterungen der Transporteinrichtung reduziert werden. Darüber hinaus trägt auch die elastische Aufhängung 5 der Bremszange zu einer Verbesserung des Bremsverhaltens bei.
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Im Laufe des Betriebs der Reibungsbremse 1 kann sich das Lüftspiel bzw. die im gespannten Zustand der Bremse wirkende Anpresskraft verschleißbedingt verändern. Das Lüftspiel bzw. die Anpresskraft lassen sich durch eine entsprechende Betätigung der Mutter 7 einstellen. Die Mutter 7 ist hier Bestandteil einer Nachstelleinrichtung, mit der der Abstand 10 zwischen den beiden Bremshebeln 3 verringert oder vergrößert werden kann. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass der Zuspannweg der Bremshebel konstant bleibt und der Federspeicher folglich die Bremshebel mit einer gleich großen Anpresskraft im gespannten Zustand der Bremse beaufschlagt.
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Die Nachstellvorrichtung könnte alternativ auch an der Bremsbrücke 13 vorgesehen sein. In diesem Fall ließe sich z. B. der Abstand zwischen den beiden Lagern 12 verändern.
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Alternativ könnte auch nur ein einziger Ankerzug vorgesehen sein, der sowohl von der Federanordnung 8 als auch von dem Elektromotor betätigt wird. In diesem Fall könnte die Federanordnung 8 beispielsweise zwischen dem Elektromotor und dem nächstgelegenen Bremshebel 3 angeordnet sein.
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Die Federanordnung 8 hat neben ihrer Funktion als Betätigungsvorrichtung der Reibungsbremse 1 im Normalbetrieb gleichzeitig auch die Funktion einer Notbremsvorrichtung, mit der die Bremse in einem Notfall, wie z. B. einem Stromausfall oder einem Riss des Aufzugsseils, gebremst werden kann. Wenn der Elektromotor 6 bei einem Stromausfall ausfällt, kann er die von der Federanordnung 8 ausgeübte Zuspannkraft nicht mehr halten, wodurch die Reibungsbremse 1 selbsttätig gespannt wird. Voraussetzung ist in diesem Fall, dass die Welle 9 nicht selbsthemmend ausgelegt ist und sie in Reaktion auf die von der Federanordnung 8 ausgeübte Zuspannkraft rotieren kann, so dass sich die Bremshebel 3 aufeinander zu bewegen.
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In anderen Notfällen, wie z. B. einem Seilriss, kann die Reibungsbremse 1 durch eine gemeinsame Betätigung der Bremse mittels der Federanordnung 8 und des Elektromotors 6 schneller und mit größerer Kraft zugespannt werden.
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2 zeigt eine Aufsicht auf eine in einem Aufzugsschacht 14 befindliche Fahrgastkabine 25 eines Personenaufzugs von oben. Die Fahrgastkabine 25 umfasst eine Rahmenkonstruktion 20, z. B. aus einem geschweißten Metallrahmen, die mittig an einem Anknüpfungspunkt 18 an einem Seil 22 (siehe 3) aufgehängt ist. Die eigentliche Kabine 25 ist im Inneren der Rahmenkonstruktion 20 angeordnet, wobei zwischen der Kabine 25 und der Rahmenkonstruktion 20 Dämpfungselemente 21 angeordnet sind, die für einen besseren Fahrkomfort sorgen. Die Fahrgastkabine 25 kann über eine Schiebetür 19 betreten bzw. verlassen werden.
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Die Fahrgastkabine 25 wird in ihrer Bewegungsrichtung (z-Richtung) von zwei Führungsschienen 2 geführt, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Kabine 25 in z-Richtung erstrecken. An der Fahrgastkabine 25 ist auf Seiten der Führungsschienen 2 jeweils eine Bremse 1 vorgesehen, wie sie in 1 dargestellt ist. Der Aufzug wird dadurch entlang der Führungsschienen 2 geführt und kann gleichzeitig gebremst werden.
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3 zeigt nochmals eine Seitenansicht des Aufzugs von 2. Wie zu erkennen ist, sind die Bremsen 1 in einem unteren Bereich der Rahmenkonstruktion 20 angeordnet, wobei auf beiden Seiten jeder Bremse 1 jeweils ein Anschlag 23 vorgesehen ist.
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Aufgrund der elastischen Aufhängung 5 der Bremshebel 3 werden diese bei einem Bremsvorgang von der Führungsschiene 2 geringfügig mitgenommen. Wenn sich die Fahrgastkabine 25 nach oben bewegt, werden die Bremsen 1 nach unten (also in der relativen Bewegungsrichtung der Führungsschiene) ausgelenkt und umgekehrt. Um diese Bewegung der Bremshebel 3 zu begrenzen und insbesondere zu verhindern, dass sich die Federn 5 zu stark durchbiegen oder gar abreißen, sind hier mehrere Anschläge 23 vorgesehen, die jeweils in geringem Abstand zu den Bremshebeln 3 angeordnet sind. Wenn die an den Bremsen 1 wirkenden Bremskräfte hoch sind, stoßen die Bremshebel 3 gegen die seitlichen Anschläge 23, wodurch deren Bewegung begrenzt wird. Die Anschläge 23 sind hier am Rahmen 20 befestigt.
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Die Steifigkeit der Aufhängung 5 der Bremshebel 3 und die Position der Anschläge 23 ist vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, dass die Bremshebel 3 bzw. Bremsbeläge 4 nur bei starken Bremsungen, nicht jedoch bei schwächeren Bremsungen gegen die Anschläge 23 stoßen.
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4 zeigt eine Schnittansicht der Bremse von 1 in einer zur Zeichenebene senkrechten Ebene. Die hier dargestellte Bremse 1 umfasst mehrere Dämpfungselemente 24 und 25 aus einem elastischen, z. B. gummiartigen, Material.
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Die Dämpfungselemente 24 sind jeweils seitlich der Bremsbeläge 4 an den Bremshebeln 3 (oder Bremsbelagträgern (nicht gezeigt)) befestigt und ragen in Zuspannrichtung (x-Richtung) über den Bremsbelag 4 in Richtung der Führungsschiene 2 vor. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeweils ein Dämpfungselement 24 pro Bremshebel 3 vorgesehen. Es können aber auch mehr Dämpfungselemente 24 pro Bremshebel 3 vorgesehen werden.
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Die Dämpfungselemente 24 dienen im Wesentlichen dazu, dass die Bremsbeläge 4 im gelösten Zustand der Bremse nicht an der Führungsschiene 2 schleifen. Außerdem lässt sich mittels der Dämpfungselemente 24 ein gleichmäßiges Lüftspiel zwischen den Bremsbelägen 4 und der Führungsschiene 2 einstellen.
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Die Dämpfungselemente 24 oder 25 können aus einem gummiartigen Material beschaffen sein oder ein solches Material enthalten. Die Elastizität der Dämpfungselemente 24 ist vorzugsweise so eingestellt, dass die zum Zuspannen der Bremse 1 benötigte Kraft nicht wesentlich größer ist als ohne Dämpfungselemente 24.
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Die Dämpfungselemente 25 sind ebenfalls seitlich der Bremsbeläge 4 an den Bremshebeln 3 befestigt. Sie ragen jedoch in Richtung der Anschläge 23 (z-Richtung) über die Bremshebel 3 vor. Dadurch kann ein Aufprall der Bremshebel 3 gegen die seitlich angeordneten Anschläge 23 abgepuffert werden.
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Die Dämpfungselemente 25 können wahlweise auch auf beiden Seiten der Bremsbeläge 4 angeordnet sein. Pro Seite können ein oder mehrere Dämpfungselemente 25 vorgesehen sein.
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1 zeigt eine andere Ausführungsform der Dämpfungselemente 24, bei der ein Dämpfungselement 27 mittels eines elastischen Elements 28 am Bremshebel 3 befestigt ist.
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5a zeigt den zeitlichen Verlauf der Zuspannkraft F bei einem Bremsvorgang der Reibungsbremse 1. Dabei zeigt die Kennlinie A den Verlauf der Zuspannkraft bei einem Bremsvorgang, der allein durch die Federanordnung 8 bewirkt wird. Die Kennlinie B zeigt den Verlauf der Zuspannkraft bei einem Bremsvorgang, bei dem die Federanordnung 8 und der Elektromotor 6 zusammenwirken.
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Der Bremsvorgang beginnt zu einem Zeitpunkt t0; im Zeitpunkt t1A bzw. t1B ist das Lüftspiel überwunden, und die Bremsbeläge 4 liegen an der Führungsschiene 2 an. Wie zu erkennen ist, wird dieser Zustand bei einem Bremsvorgang mit elektromotorischer Unterstützung (Kennlinie B) schneller erreicht als bei einem Bremsvorgang ohne elektromotorische Unterstützung (Kennlinie A). Dies wird dadurch erreicht, dass der Elektromotor 6 in der Anfangsphase des Bremsvorgangs in Zuspannrichtung angetrieben wird, so dass sich die Bremshebel 3 schneller auf die Führungsschiene 2 zubewegen.
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Nach dem Anlegen der Bremsbeläge 4 an die Führungsschiene 2 wird die Zuspannkraft durch entsprechende Ansteuerung des Motors 6 im Wesentlichen linear bis zum Erreichen einer Nenn-Zuspannkraft Fnenn erhöht und dann auf diesem Wert gehalten. Im Gegensatz dazu baut sich die Zuspannkraft F bei einer rein mechanischen, durch die Federanordnung 8 angetriebenen Bremsung schneller auf, wodurch die Bremsbeläge 4 mit größerer Wucht gegen die Schiene 2 stoßen. Die Kennlinie A zeigt im mittleren Bereich eine deutlich größere Steigung. Als Konsequenz davon geraten die Bremshebel 3 in Schwingung, die Ursache für Quietschgeräusche oder Ruckelbewegungen ist. Bei Erreichen der Nennzuspannkraft Fnenn kommt es bei der Kennlinie A ohne elektromotorische Unterstützung aufgrund der Massenträgheiten von Bremshebel und Bremsbelag zu einem Überschwingen der Zuspannkraft. Im Gegensatz dazu kann dieses Überschwingen gemäß Kennlinie B durch das Zusammenwirken von Aktor 6 und Federanordnung 8 wirksam verhindert werden.
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5B zeigt den zeitlichen Verlauf des von den Bremshebeln 3 während der Bremsung zurückgelegten Weges s, wobei die Kennlinie A' wiederrum den Verlauf ohne elektromotorische Einwirkung, und die Kennlinie B' den Verlauf mit elektromotorischer Unterstützung zeigt.
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Wie zu erkennen ist, bewegen sich die Bremshebel 3 nahezu über den gesamten Zuspannweg Snenn mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit, während sich die Bremshebel 3 bei einer rein mechanisch angetriebenen Bremsung in einer Anfangsphase zunächst langsamer und dann sehr viel schneller bewegen als in Kennlinie B'. Im Zeitpunkt t1A bzw . t1B ist das Lüftspiel der Bremse überwunden und die Bremshebel 3 kommen in Kontakt mit der Führungsschiene 2. Der Weg s an dem die Bremsbeläge 4 mit der Führungsschiene 2 in Kontakt kommen, ist durch eine gestrichelte Linie 34 gekennzeichnet. In diesem Zustand ist die Geschwindigkeit, mit der die Bremsbeläge 4 gegen die Führungsschiene 2 stoßen, in Kennlinie B' wesentlich geringer als in Kennlinie A'. Die Kennlinie A' zeigt in eine deutlich größere Steigung als Kennlinie B'. Dadurch ist die durch den Aufprall der Bremsbeläge verursachte Erschütterung entsprechend geringer.
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Bei der rein mechanisch angetriebenen Bremsung (Kennlinie A') reduziert sich die Geschwindigkeit der Bremshebel 3 im weiteren Verlauf, da sich die Federanordnung 8 entspannt. Gemäß Kennlinie B' werden die Bremshebel 3 dagegen weiterhin mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben und erreichen bereits vor der Kennlinie A' den Nenn-Zuspannweg Snenn.
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Durch eine geeignete Ansteuerung des Elektromotors ist es also möglich, die von der Federanordnung 8 bewirkte Zuspannbewegung der Bremshebel 3 zu dämpfen und insbesondere die Bremshebel 3 mit einer geringeren Geschwindigkeit an die Führungsschiene 2 anzulegen. Wenn der Elektromotor 6 derart angesteuert wird, dass sich die Bremshebel 3 zumindest in einer Anfangsphase einer Zuspannbewegung vergleichsweise schneller bewegen, ist es möglich, eine gewünschte Nenn-Zuspannkraft gleichzeitig oder sogar vor der rein mechanisch angetriebenen Bremsung zu erreichen.
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Die in den 1 bis 4 dargestellte Bremse kann neben ihrer Funktion als Betriebsbremse und Notbremse auch als Sicherheitsbremse eingesetzt werden, mit der ungewünschte Bewegungen der Fahrgastkabine 25, wie sie beispielsweise beim Einsteigen oder Aussteigen von Personen auftreten, unterbunden werden können. Die Bremse 1 kann z. B. von der Steuerung 32 zugespannt werden, solange sich der Aufzug im Stillstand befindet. Darüber hinaus kann die Aufzugbremse 1 auch dazu genutzt werden, ein bestimmtes Geschwindigkeitsprofil am oberen oder unteren Schachtende einzuhalten oder einen Sicherheitsraum auf bzw. unterhalb der Aufzugkabine, wie er beispielsweise für Montagearbeiten benötigt wird, zu gewährleisten. Der Motor 6 der Bremse 1 wird hierzu von der Aufzugsteuerung 32 entsprechend angesteuert.