DE140794C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung hat eine Lastdruckbremse zum Gegenstand, welche ermöglicht, die bei der Senkung von Lasten zu erreichende maximale Senkgeschwindigkeit bei wachsenden Lastgrößen abnehmen zu lassen. Es wird dies dadurch erreicht, daß die durch die Last in den Teilen einer Bremse erzeugte Reibung in der Bremse durch die Wirkung irgend einer konstanten Federkraft derart vermindert wird, daß innerhalb gewisser Lastgrößen eine Bewegung der Last unter dem sich ergebenden Überschuß zwischen Umfangskraft und der durch die Last erzeugten, um den durch die Federkraft hervorgerufenen Reibungsbetrag verminderten Reibung eintreten kann, welche Bewegung, als unter der Einwirkung einer konstanten Kraft entstanden, theoretisch eine gleichförmig beschleunigte sein wird. Sobald jedoch die Last eine gewisse Senkgeschwindigkeit, die lose Bremshälfle somit eine gewisse Umdrehungszahl erreicht hat, wird mit Hülfe der Zentrifugalkraft entsprechend angeordneter Schwunggewichte die treibende Kraft durch Reibung vollständig aufgehoben und es findet von nun ab eine gleichmäßige Bewegung der Last statt.

Aus dem Verhältnis der miteinander in Betracht zu ziehenden Kräfte ergibt sich nun, daß die erreichbare Maximalsenkgeschwindigkeit desto kleiner wird, je größer die zu senkende Last ist. Gegenüber den bekannten Bremsen, welche sich ebenfalls der Zentrifugalkraft von Schwunggewichten zu dem Zwecke bedienen, um das Überschreiten einer gewissen Senkgeschwindigkeit zu verhüten, kennzeichnet sich der Gegenstand vorliegender Erfindung besonders dadurch, daß den Schwunggewichten in theoretischer Hinsicht eine verhältnismäßig untergeordnete Rolle insofern zugewiesen ist, als die Wirkung ihrer Zentrifugalkraft erst in zweiter Stufe, nämlich dadurch, daß mit ihrer Hülfe die Wirkung der Federkraft aufgehoben werden kann, zur Geltung kommt.

Die der Erfindung zugrunde liegenden mechanischen Vorgänge sind nun in beiliegenden Kräftediagrammen in Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellt und in den Fig. 5 bis 10 in drei Konstruktionsbeispielen veranschaulicht.

In Fig. ι sei C ein Stück einer mit Hülfe eines Zahnkranzes und entsprechenden Sperrkegeis unabhängig von der Welle an deren Gestell festgehaltenen Bremsscheibe, B ein Stück des Bremsbandes, welches mit dem Rade in Verbindung steht, auf welches die Last einwirkt. Wirkt nun am Umfange dieses Lastrades ein gewisses Gewicht, so bringt dieses bei geeigneter Ausführung der Bremse zweierlei Wirkungen auf diese hervor. Einerseits äußert die Last auf dem Umfange des Bremsbandes eine gewisse Umfangskraft P im positiven Sinne, welche eine Drehung der losen Bremshälfte im Sinne des Senkens einzuleiten trachtet,^ andererseits wird die Last auch eine Anpressung des Bremsbandes an die Innenwand des Bremszylinders und somit eine Reibung R daselbst hervorrufen, welche in ihrer Richtung der Kraft P entgegengesetzt, somit negativ ist. Ist nun, wie angenommen wird, R größer als P, so würde die Last festgebremst und keine Bewegung der losen Bremshälfte unter der Einwirkung der Last eintreten. Im vorliegenden Fall ist nun eine.Einrichtung in Gestalt einer

Feder vorgesehen, weiche den Anpressungsdruck D des Bremsbandes um einen gewissen Betrag S vermindert, indem zuerst immer die Spannung dieser Federn überwunden werden muß, ehe ein Anpressungsdruck zu Stande kommen kann. Ist f derjenige Teil der Reibung, welcher einSm Normaldruck S gleich der Federspannung entsprechen würde, so wird eine Bewegung der losen Bremshälfte im Sinne

ίο der Senkung der Last eintreten, sobald P — (R — J) einen positiven Wert s erreicht (s. Zeichnung Fig. i). Dieser Wert stellt somit die an dem Umfange der losen Bremshälfte wirkende treibende Kraft im Sinne des Lastsenkens vor, welche eine gleichmäßig beschleunigte Senkung der Last einleiten wird.

Die treibende Krafts, d. i. die Differenz zwischen der in Betracht kommenden Umfangskraft P einerseits und der um die durch die Federspannung 5 erzeugte Reibung f verminderten Lastreibung R andererseits, wird nun bei Erreichung einer gewissen Maximalsenkgeschwindigkeit durch die infolge der Zentrifugalkraft von Schwunggewichten hervorgerufene Reibung aufgehoben, derart, daß von diesem Augenblicke an, von Reibungswiderständen untergeordneter Art abgesehen, eine gleichförmige Senkung der Last mit der er-. langten Maximalgeschwindigkeit stattfindet.

In den beiliegenden Kräftediagrammen, welche für den Beharrungszustand des gleichförmigen Lastsenkens gelten, sind in den Fig. 2 und 4 0-A die Linien, welche in ihren bis zur Abszissenachse O -X gemessenen Ordinaten die wachsenden Werte der Umfangskraft P für die wachsenden Lasten darstellen. Die Linien 0-B geben in ihren bis zu den Linien 0-A genommenen Ordinaten die entsprechenden Werte der durch die Normaldrücke D erzeugten Umfangsreibungen R, die Linien X- C, parallel zu den Linien 0-B, zwischen diesen beiden stets die konstanten Werte des durch die Federspannung S erzeugt gedachten Reibungsanteilesy. In Fig. 3 ist 0-A' die Linie der den Lastwerten entsprechend zunehmenden Normaldrücke D und B'-B' die Linie der konstanten Federspannungen S.

Betrachten wir (Fig. 2 und 3) den Zustand der Bremse für einen gewissen Wert P' der durch die Last hervorgerufenen Umfangskraft (in der Lage I-1). -An der dieser Lage entsprechenden Stelle des Diagramms in Fig. 3 ist die Federspannung S¹ ihrem Werte nach größer als der durch die Umfangskraft hervorgerufene Normaldruck D' des Bremsbandes, das Bremsband B wird somit mit der Bremsscheibe überhaupt nicht in Berührung gelangen, und zwar so lange, bis der durch die Last erzeugte Normaldruck mindestens einen Wert D=S erlangt hat. Die Umfangskraft P' wird daher zunächst eine gleichmäßig beschleunigte Senkbewegung der Last einleiten. Die hierbei in den Schwunggewichten geweckte Zentrifugalkraft bringt aber nur unter Überwindung der Federspannung S das Bremsband mit der Bremsscheibe in Berührung, und da nun eine weitere Annäherung des Bremsbandes nicht mehr stattfinden kann, so behält die Federspannung ihren konstanten Wert S und der auf dieselbe entfallende Reibungsanteil die Größe / stets bei. Bei weiterem Steigen der Senkgeschwindigkeit findet nun tatsächlich auch ein Anpressen des Bremsbandes an die Bremsscheibe statt und wird eine Reibung zwischen beiden Teilen gebildet.

Von den für die vorliegende Stellung I-I in Betracht kommenden Kräften trachten P' und S, somit auch deren Reibungswirkung/, die Senkbewegung der Last einzuleiten, R und der Einfluß der Zentrifugalkraft hingegen, dieselbe festzuhalten. Die ersten Kräfte geben eine Resultierende s = P — (R —f), welche im Sinne des Senkens der Last wirkt. Erreicht somit der dieser Resultierenden entgegengesetzte Einfluß der Zentrifugalkraft die gleiche Größe, so tritt der Beharrungszustand ein, und die Senkung der Last findet von nun ab mit der erlangten Maximalgeschwindigkeit gleichförmig statt, denn jede Vergrößerung dieser Geschwindigkeit hätte infolge des überwiegenden Einflusses der Zentrifugalkraft ein Bremsen der Bewegung zur Folge, so lange, bis das Gleichgewicht zwischen der Resultierenden und dem Einfluß der Zentrifugalkraft der Schwunggewichte wieder hergestellt worden ist.

Der Wert s der Resultierenden bestimmt somit die Größe der maximalen Zentrifugalkraft, er ist daher auch gleichzeitig ein Maß für die derselben proportionale maximale Senkgeschwindigkeit.

Das gleiche Kräftediagramm ist in Fig. 4 an einer anderen Stelle III-III (s. auch Fig. 3) betrachtet, an welcher D₃ > S erscheint.

In diesem Falle bewirkt somit die bloße Last unter Überwindung der eingeschalteten Federspannung S, daß zwischen Bremsband B und Bremsscheibe C eine Berührung stattfindet. Die hierbei erzeugte Reibung genügt jedoch noch nicht, um eine Senkung der Last zu verhindern, da S₃ = P₃ — (R₃ —f) noch einen no positiven Wert besitzt. Es findet daher eine Senkung der Last unter dem Einfluß der Resultierenden S₃ gleichförmig beschleunigt statt, so lange, bis die infolge der hierbei geweckten Zentrifugalkraft der Schwunggewichte hervorgerufene Reibung jener Resultierenden gleich geworden ist und sie infolge ihrer entgegengesetzten Richtung aufhebt. Von nun an beginnt theoretisch, d.h. von sekundären Reibungseinflüssen abgesehen, eine gleichförmige Weiterbewegung der Last mit der erlangten Maximalgeschwindigkeit, und jede Erhöhung

derselben wird durch die infolge der größeren Zentrifugalkraft zunehmende Anpressung des Bremsbandes an die Bremsscheibe so lange weggebremst, bis wieder jene Geschwindigkeit erreicht ist. Durch den Wert s_s der Resultierenden ist somit ein Maß der maximalen Zentrifugalkraft der konstanten Schwunggewichte, somit auch ein proportionales Maß der erreichten maximalen Senkgeschwindigkeit gegeben.

ίο Für alle zwischen den beiden besprochenen Stellungen liegenden läßt sich auf Grund eines analogen Gedankenganges nachweisen, daß die von der Linie X- C bis zur Achse O-X gemessenen Ordinaten gleichzeitig die bezüglichen Werte der Resultierenden s zwischen den Umfangs- (P) und Federreibungskräften (J) einerseits und den Umfangsreibungen R andererseits, sowie auch ein proportionales Maß für die jeweilig erreichbare maximale Senkgeschwindigkeit darstellen.

Ein Blick auf das Kräftediagramm zeigt jedoch auch, daß die Ordinaten der Linie X- C für zunehmende Werte von P, somit für zunehmende Lasten abnehmen; dies berechtigt zu dem Schlüsse, daß die erreichbaren maximalen Senkgeschwindigkeiten für zunehmende Lasten abnehmen.

Die konstruktive Durchführung des in dem vorstehenden erläuterten mechanischen Problems ist nun in den beiliegenden Zeichnungen in den Fig. 5 bis 10 in drei verschiedenen Ausführungsformen zur Darstellung gebracht.

Auf der Antriebswelle W (Fig. 5 und 6) ist das unter dem Einfluß der Last stehende Zahnrad Z lose aufgeschoben und trägt an seiner verlängerten Nabe zwei Paare von Angüssen U und IP, von denen das eine Paar U' durch einen Zapfen mit dem einen Arm eines zweiarmigen, um einen Zapfen V einer auf der Welle festgekeilten Scheibe M drehbaren Hebels H verbunden ist. Der zweite Arm dieses Hebels ist mit dem Ende eines Bremsbandes B drehbar gekuppelt, welches sich gegen die Innenwand eines Bremszylinders C anlegen kann und dessen zweites Ende an der Scheibe M befestigt ist (Fig. 6). Der Bremszylinder C ist mit seiner Nabe drehbar auf jener der Scheibe M aufgeschoben und trägt einen Zahnkranz S, welcher mit einem an dem Gestell irgendwie gelagerten Sperrkegel in Eingriff steht. Auf diese Weise ist der Zylinder C unabhängig von der Welle W festgehalten bezw. beweglich. An den die Angüsse U bezw. U' des Zahnrades Z verbindenden Zapfen greifen ferner beiderseits kurze, mit Hülfe von Zapfen O mit den um die Zapfen V und V drehbaren Schwunggewichten gekuppelte Zugstangen L, sowie Zugstangen X an, welche mit Hülfe von Federtellern nachstellbare Federn tragen.

Sobald infolge Anhängens einer Last. auf dem Umfange des Zahnrades Z in der Richtung des Pfeiles die Umfangskraft P einwirkt, erfolgt eine geringe Verstellung des Zahnrades Z und somit auch des Hebels H, was zunächst die Anpressung des Bremsbandes B an den Bremszylinder C zur Folge hätte. Diese Wirkung wird jedoch infolge der Anwesenheit der Federn F eine Abänderung dahin erfahren, daß für gewisse geringere Werte von P (Fig· 2) die Federwirkung S überwiegt, so daß ein Rücklauf der Last eintritt und ein Anliegen des Bremsbandes erst bei gesteigerter Senkgeschwindigkeit infolge der Zentrifugalkraft der Schwunggewichte G stattfindet. Es schwingen nämlich dann die Schwunggewichte G so weit nach außen, bis sie mit Hülfe der Zugstangen L den Hebel H so weit gedreht haben, daß das Bremsband gegen die Bremsscheibe zum Anliegen kommt. Für größere Werte von P hingegen tritt wohl schon beim Anhängen der Last ein Anpressen des Bremsbandes B an die Bremsscheibe C ein, indem der Wert D den Wert 5 überwiegt. Da die Verhältnisse der hier in Betracht kommenden Teile so gewählt sind, daß s = P— (R—f) einen positiven Wert besitzt, so wird auch in diesem Falle der Rücklauf der Last unter gleichzeitigem Schleifen des Bremsbandes auf dem Bremszylinder beginnen. Die diese Senkbewegung der Last einleitende überschüssige Umfangskraft wird jedoch bei Erreichung der betreffenden maximalen Senkgeschwindigkeit infolge der durch die Zentrifugalkraft eingeschalteten Reibung aufgehoben. Elin Vergleich der Zeichnung mit den eingangs erläuterten mechanischen Vorgängen liefert den Beweis dafür, daß für alle dargestellten Ausführungsformen das theoretische Resultat, nämlich die Abnahme der maximalen Werte der Senkgeschwindigkeit für zunehmende Lasten, zutrifft. Die Wirkungsweise der in Fig. 5 und 6 dargestellten Konstruktion ist nun folgende:

Soll die Last beispielsweise gehoben werden, so bleibt die Bremse unverändert, d. h. je nach dem Werte von P bleiben die beiden Bremsteile B und C miteinander gekuppelt oder nicht, und es wird die Hubkraft irgendwo an der Bremswelle W unmittelbar oder mittelbar angreifen. Da die Scheibe M auf der Welle W aufgekeilt und das Zahnrad Z an derselben angelenkt ist, so wird die bei Z angehängte Last durch die Wirkung der Hubkraft gehoben und die Bremsscheibe C dreht sich mit oder nicht, je nachdem das Bremsband eingeschaltet ist oder nicht. Ersteres geschieht für größere Werte von P und unter gleichzeitiger Vorbeibewegung des an der Scheibe C vorgesehenen Zahnkranzes unter dem nur die entgegengesetzte Drehung verhindernden zugehörigen Sperrkegel.

Wäre jedoch die an dem Haken hängende i2j Last festzubremsen, so ist hierzu überhaupt die vorliegende Bremse gar nicht geeignet und

bestimmt, sondern es wird zu diesem Zwecke an der Bremswelle W eine zweckmäßige Bremsvorrichtung vorgesehen.

Ihre eigentliche Bestimmung erfüllt jedoch die vorliegende Bremse, sobald die Last frei gesenkt werden soll. Aus dem Zusammenwirken der hierbei in Betracht kommenden Kräfte, nämlich der Umfangskraft P einerseits, sowie der durch die Last hervorgerufenen Reibung JR, welche eine Verminderung um den Betrag / erfährt, und der Zentrifugalkraft der Schwunggewichte andererseits, ergibt sich unter Zuhülfenahme der Diagramme Fig. 2, 3 und 4, daß innerhalb gewisser Grenzen jede Last anfänglich in gleichförmig beschleunigter Bewegung und nach Erreichung der maximalen Geschwindigkeit gleichförmig niedergehen wird.

In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, welche in ihrer Wirkungsweise mit jener der erstbeschriebenen Ausführungsform vollkommen übereinstimmt. Die Unterschiede, die gegenüber den Fig. 5 und. 6 vorhanden sind, bestehen ausschließlich in konstruktiven Einzelheiten.

Auf der Welle W ist eine Bremsscheibe C mit zwei Bremsflächen lose aufgeschoben, welche mit Hülfe ihres Zahnkranzes, wie bereits vorstehend beschrieben, in der Senkrichtung der Last an dem Gestell festgehalten werden kann. Der eine Bremsbacken ist nun auf der Welle W festgekeilt, während der zweite B mit dem Zahnrade Z verbunden und auf dem auf der Welle W angeordneten steilen Gewinde aufgeschraubt ist. Mit der Nabe des Zahnrades sind die beiden Angüsse U verbunden, welche wie bei der ersten Ausführungsfonn zur Aufnahme von Verbindungsstangen L zu den um Zapfen V drehbaren Schwunggewichten, sowie von Zugstangen X zu den nachstellbaren Federn F ausgerüstet sind. Die Lagerung der Schwunggewichte bezw. der Zapfen V erfolgt abermals auf einem auf der Welle W aufgekeilten Gehäuse derart, daß die ganze Einrichtung von dem Gehäuse eingeschlossen erscheint. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist mit jener der in den Fig. 5 und 6 dargestellten ersten Ausführungsform identisch.
Eine weitere Ausführungsform ist nun in Fig. 9 und 10 dargestellt, welche ermöglicht, die eingeschalteten Federn erst in dem gewünschten Augenblicke zur Wirkung gelangen zu lassen.

Die Bremse besteht aus einem auf die Bremswelle lose aufgeschobenen Lastzahnrade Z, welches an geeignet verlängerten Angüssen zur Aufnahme von Zapfen eingerichtet ist. Einer dieser Zapfen nimmt einen Arm des doppelarmigen Hebels H auf, dessen zweiter Arm mit dem Ende des andererseits an einer Scheibe Aibefestigten Bremsbarides gekuppelt ist.

Der Hebel H selbst ist mit seinem Zapfen D auf der. Scheibe M gelagert, welche auf die Welle W aufgekeilt ist. Das Bremsband drückt bei seiner Deformation gegen die Innenfläche des Bremszylinders C, welcher mit Hülfe eines Zahngesperres an dem Maschinengestell gegen Rückdrehung festgehalten wird. Parallel zu der Scheibe M und an ihre Nabe unmittelbar anstoßend ist nun eine zweite Scheibe M' vorgesehen, deren Nabe mit Muttergewinde ausgestattet und auf das steile Gewinde einer auf der Welle aufgekeilten Schraubenmuffe aufgeschraubt ist. Diese Scheibe M' dient zur Lagerung der Schwunggewichte mit Hülfe besonderer Zapfen V und V. Die Verbindung der Schwunggewichte durch Zugstangen L, sowie die Anordnung der Federn F ist jener der beiden vorbeschriebenen Ausführungsformen analog.

Die Wirkungsweise dieser Konstruktion ist nun folgende:

Sobald an dem Zahnrade Z eine Last wirkt, erfolgt eine geringe Verdrehung desselben und unter Vermittlung des Hebels H die Anpressung des Bremsbandes B an die im Gestelle gesperrte Bremsscheibe C. Zwecks Hebung der Last kann die Kraft mittel- oder unmittelbar an der Welle W angreifen, und es findet dann eine gleichzeitige Rotation des ganzen Mechanismus statt. Im Gegensatze zu den bisherigen Ausführungsformen bedarf die vorliegende jedoch zur Feststellung der Last keiner besonderen Bremseinrichtung mehr, sondern es ist eine die Spannung der Federn F verändernde Einrichtung vorgesehen, welche geeignet ist, den vollen Bremsdruck zwischen B und C zur Wirkung zu bringen und somit eine sichere Feststellung der Last durch den vorhandenen Reibungsüberschuß zu ermöglichen.

Soll die Last gesenkt werden, so müssen vorerst die Federn F zu ihrer eigentlichen Wirkung gelangen, d. h. gespannt werden. Zu diesem Zwecke wird unter gleichzeitiger Annäherung der Scheibe M' an die Scheibe M eine gewisse Drehung der ersteren auf ihrem Muttergewinde eingeleitet. Dies erfolgt durch eine auf die Nabe der Scheibe M' ausgeübte Reibung, welche groß genug sein muß, um den Reibungswiderstand auf dem steilen Gewinde zu überwinden. Um dies herbeizuführen, ist auf der Welle ein Teil T entsprechend festgestellt, welcher mit flachem Gewinde und einer Mutter N ausgerüstet ist, die gegen die Nabe der Scheibe M' anstößt. Wird nun die Mutter N mit Hülfe eines an derselben vorgesehenen Handgriffes J gedreht, so erfolgt unter Mitnahme der Scheibe M' eine Annäherung und Verdrehung derselben gegen die Scheibe M derart, daß die Federn F gespannt werden und hierdurch die Bremse, in den bereits bekannten Zustand übergeführt, ermög-

Claims (5)

licht, wachsende Lasten mit abnehmenden Geschwindigkeiten frei zu senken. Patenτ-Α νSprüche: 5

1. Eine Lastdruckbremse mit durch Schwunggewichte bewirkter Bremsreibung, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Last erzeugte Reibung (R), welche ein

ίο Festbremsen der Last bewirkt, durch irgend eine Kraft vermindert wird, derart, daß eine beschleunigte Senkbewegung der Last eintritt, bis die bei Erreichung einer gewissen Geschwindigkeit in Schwunggewichten geweckte Zentrifugalkraft den Betrag der Reibung (R) wieder vermehrt, zu dem Zweck, eine gleichförmige Senkbewegung mit einer Geschwindigkeit zu erzielen, welche abnimmt, wenn die Größe der Last zunimmt.

2. Eine Ausführungsform der Lastdruckbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine in ihrer Spannung einstellbare Feder (F) auf einen doppelarmigen, die Anpressung eines Bremsbandes (B) an einen Bremszylinder (C) vermittelnden Hebel (H) einwirkt, der gleichzeitig mit dem Rade (Z), auf welches die Last einwirkt, verbunden ist, wobei letzteres mit Hülfe von Zugstangen (L) unter dem Einflüsse der Schwungmassen (G) steht, zum Zwecke, das im Anspruch 1 erwähnte Zusammenwirken von Umfangs-, Brems-, Feder- und Zentrifugalkräften zu ermöglichen (Fig. 5 und 6).

3. Eine Ausführungsform der Lastdruckbremse nach Anspruch 1-, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbremsen der Last anstatt durch Bremsband und Bremszylinder mit Hülfe von Bremsbacken (B) und Bremsscheibe (C) erfolgt, von denen die letztere

an dem Maschinengestell unabhängig von der Welle durch eine Sperrung festgehalten wird, wobei die Einwirkung der Bremsbacken durch in der Nabe des einen Backens angeordnetes Muttergewinde hervorgerufen wird, welches auf ein entsprechendes Schraubengewinde der Welle (W) aufgeschraubt ist (Fig. 7 und 8).

4. Eine Ausführungsform der Lastdruckbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfluß der die Reibung zwischen den Bremsteilen (B und C) verändernden Federn (F) durch Drehung der die Schwunggewichte (G) tragenden Scheibe (M') von Hand aus dahin verändert wird, daß entweder ein vollständiges Festbremsen der Last oder ein langsameres oder schnelleres Senken derselben unter Sicherung einer gewissen einstellbaren Maximalgeschwindigkeit ermöglicht wird (Fig. 9 und 10).

5. Eine Ausführungsform der Lastdruckbremse nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine auf der Welle (W) festgekeilte, auf ihrem steilen Gewinde die Scheibe (M') tragende Muffe, auf welcher mit Hülfe einer ebenfalls mit Gewinde verstellbaren Mutter (N) unter Zuhülfenahme eines Handhebels (J) die Nabe der Scheibe (M') durch axialen Druck verdreht werden kann (Fig. 9 und 10).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.