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Die
Erfindung betrifft eine elektromagnetisch gelüftete Reibungs-Sicherheitsbremse,
nämlich
eine Zweikreisbremse, die sicherstellen soll, daß bei Ausfall eines Bremskreises
der andere Bremskreis noch arbeitet und die abzusichernde Maschine
zuverlässig still
gesetzt und in dieser Stellung gehalten wird, bis die Bremse wieder
gelöst
wird. Dazu hat die Erfindung voraussetzungsgemäß zwei Bremsscheiben.
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Die
DE 83 31 477 U1 betrifft
eine Einkreisbremse mit nur einer einzigen Bremsscheibe und den üblichen
Merkmalen, so einer Spule in einem Träger, einer unter Federdruck
stehenden Ankerscheibe und einer Flanschplatte.
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Nach
der
DE 34 24 595 A1 wird
bei einer Einkreisbremse mit den üblichen Merkmalen die Ankerscheibe
in Sektoren aufgeteilt, die in einer Ebene liegen, wobei jeder Sektor
unabhängig
federbelastet ist und einen eigenen Elektromagneten zugeordnet erhält. Sinn
dieser Anordnung ist es, je nachdem wie viele dieser Sektoren elektromagnetisch
beaufschlagt sind, das Bremsmoment „ferngesteuert" zu variieren.
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Die
DE 27 30 168 A1 sieht
vor, bei einer Einkreisbremse eine zweistufige Bremsung zu erzielen, indem
die Ankerscheibe aus zwei konzentrisch zueinander liegenden Ringen
besteht. Jeder Teil der Ankerscheibe hat eigene Federn und einen
eigenen Elektromagneten.
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Ein
Gleiches offenbart die
DE
24 04 473 A1 mit in einer Ebene liegenden Ringen.
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Die
nicht vorveröffentlichte
DE 198 19 141 A1 bringt
eine Zweikreisbremse mit einer hälftig
geteilten Ankerscheibe.
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Aus
Sicherheitsgründen
werden in technischen Anlagen durch behördliche Auflagen, insbesondere
bei Aufzügen
nach der Aufzugsvorschrift TRA 200, DIN EN 81, zwei getrennte Bremskreise verlangt,
so daß bei
Ausfall des einen Bremskreises noch immer die notwendige Sicherheit
gewährleistet wird.
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Nach
dem Gegenstand der DE-GbM 295 10 828 werden zwei solche Bremsen
räumlich
zusammengebaut. Dabei sind zwei Ankerscheiben, zwei Bremsscheiben,
zwei die Ankerscheiben gegen die Bremsscheiben drückende Federanordnungen
und einen einzigen zwischen den Ankerscheiben und den Bremsscheiben
mittig angebrachten Elektromagneten mit einer Magnetspule. Diese
Anordnung stellt eine funktionssichere und darüber hinaus eine kostengünstige und
raumsparende Lösung
zweier voneinander unabhängiger
Bremsen dar.
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Um
die Bremse bei gleicher Funktionssicherheit zu vereinfachen und
Raum zu sparen, und somit die Bremse auch zu verbilligen wurde diese
Bremse mit der DE-GbM 296 11 732.3 weiterentwickelt. Bei dieser
Bremse ist der die zentrale Welle bzw. Nabe umgreifende Elektromagnet
aus Magnetspule und Spulenträger
axial verschieblich aber unverdrehbar in der Bremse angeordnet.
Weiterhin ist die einzige Ankerscheibe 3 ebenfalls axial
verschieblich aber undrehbar in der Bremse axial zwischen einer
der zwei Bremsscheiben 2, 11 und der Magnetspule/dem
Spulenträger
angeordnet und die Federn axial zwischen der Magnetspule/dem Spulenträger und
der einzigen Ankerscheibe 3 eingespannt.
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Ein
Nachteil dieser Zweikreisbremse ist, daß aufgrund der Anordnung der
Magnetspule im Bereich zwischen den rotierenden Bremsscheiben die
beim Bremsen an den Bremsscheiben entstehende Wärme von zwei Seiten auf die
Spule einwirkt. Dadurch wird die Spule in Abhängigkeit von dem Maß der beim
Bremsen geleisteten Reibarbeit erwärmt. Diese Erwärmung kann
insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen, z.B. in warmen Ländern, zu
beachten sein. Um eine Überhitzung
der Spule zu vermeiden, ist die zu leistende Bremsarbeit entsprechend
zu beschränken.
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Ein
weiterer Nachteil dieser Zweikreisbremse ist, daß beim Wechsel des Bremsbelags
auch die ganze Spule auszutauschen ist. Dadurch entsteht ein ungünstiger
Montageaufwand bei dem Austausch von Verschleißteilen.
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Diese
Bremse soll selbstverständlich
auch die genannten Sicherheitsanforderungen erfüllen, und zwar insbesnndere
alle Störfälle (Klemmfälle) abdecken,
die in der Bremse an den beweglichen Teilen auftreten können.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zweikreisbremse
vorzusehen, die ein weiteres Funktionsprinzip zur Verfügung stellt
und dabei insbesondere die genannten Sicherheitsanforderungen erfüllt.
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Weiterhin
ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Zweikreisbremse zu schaffen,
die die bei der Bremsarbeit in der Bremse und vor allem die im Bereich
der elektrischen Bauteile entstehende Wärme so gering wie möglich hält.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist, den Wartungsaufwand insbesondere
für den
Austausch der Verschleißteile
wie die Bremsbeläge
zu reduzieren.
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Dabei
soll die Bremse möglichst
einfach gebaut sein, so daß sie
auch möglichst
einfach herstellbar ist.
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Diese
Aufgaben werden mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere
Ausführungsformen sind
in den Unteransprüchen
angegeben.
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Bei
der erfindungsgemäßen Zweikreisbremse
wird die beim Bremsen an den Bremsbelägen entstehende Wärme nur
einseitig und über
die Ankerscheibe auf den Spulenträger übertragen. Von dort kann die
Wärme über die
freie Außenseite
des Spulenträgers
an die Umgebung abgegeben werden. Dadurch werden die im Spulenträger auftretenden
Temperaturen verhältnismäßig gering
gehalten.
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Im
folgenden werden an Hand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben. Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
des bevorzugten Ausführungsbeispiels,
wobei sich der gezeigte Gegenstand im stromlosen, d.h. im gebremsten
Zustand befindet,
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2 einen
Längsschnitt
eines alternativen Ausführungsbeispiels
der Erfindung, ebenfalls im gebremsten Zustand,
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3 eine
Seitenansicht einer dritten Ausführungsform
der Erfindung,
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4 den
in3 definierten Schnitt A-B der dritten Ausführungsform
der Erfindung,
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5 den
in 3 definierten Schnitt C-D der dritten Ausführungsform
der Erfindung,
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6 eine
Seitenansicht einer vierten Ausführungsform
der Erfindung,
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7 den
in 6 definierten Schnitt A-B der vierten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die 1 zeigt
die bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zweikreisbremse 1.
im gebremsten Zustand, die an einer Maschinenwand 3 oder
einem B-Lager 3 eines nicht dargestellten Motors angebracht
ist, um eine drehbare Welle 7 abzubremsen. Die Welle 7 weist
einen Wellenbund 9 mit einer Längsverzahnung 11 auf.
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Ein
erster, der Maschinenwand 3 nahegelegener und mit der Welle 7 rotierender
Reibbelagsrotor oder Bremsscheibe 14 sowie ein zweiter,
der Maschinenwand 3 ferngelegener und ebenfalls mit der Welle 7 rotierender
Reibbelagsrotor oder Bremsscheibe 16 sind mittels zur Längsverzahnung 11 passenden
Längsverzahnungen 13 bzw. 15 längsverschieblich
aber unverdrehbar auf dem Wellenbund 9 vorhanden bzw. aufgeschoben
(montiert).
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Weiterhin
ist zwischen der ersten Bremsscheibe 14 und der Maschinenwand 3 eine
ringförmige
Flanschplatte 21, zwischen der ersten 14 und zweiten
Bremsscheibe 16 eine Zwischenscheibe 23 und an
der der Maschinenwand 3 abgewandten Seite der zweiten Bremsscheibe 16 eine
Ankerscheibe 25 angeordnet. Dabei dient die Zwischenscheibe 23 als Reibfläche sowohl
für die
erste 14 als auch für
die zweite Bremsscheibe 16, und zusätzlich dient die Flanschplatte 21 als
Reibfläche
für die
erste Bremsscheibe 14 und die Ankerscheibe 25 als
Reibfläche für die zweite
Bremsscheibe 16.
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An
der der Maschinenwand 3 abgewandten Seite der Ankerscheibe 25 ist
ein ringförmiger
Spulenträger 30 angeordnet,
durch dessen zentrale Öffnung 31 die
Welle 7 koaxial hindurch ragt.
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Die
Flanschplatte 21, die Zwischenscheibe 23, die
Ankerscheibe 25 und der Spulenträger 30 sind koaxial
zueinander angeordnet und haben i m wesentlichen denselben Durchmesser,
wobei die Welle 7 durch diese hindurchragt.
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Der
Spulenträger 30 ist
mittels einer Anordnung aus mehreren Verbindungsschrauben 35 und zugehörigen Abstandsbuchsen 36 in
einem vorbestimmten und gleichbleibenden Abstand zur Flanschplatte 21 angeordnet.
Dazu weist der Spulenträger 30 mehrere,
vorzugsweise drei entlang seines Umfangs angeordnete und sich in
axialer Richtung durch diesen hindurch erstreckende Bohrungen 32 auf.
An dem der Maschinenwand 3 fernliegenden Ende jeder Bohrung 32 des
Spulenträgers 30 ist
eine Ausnehmung 34 für
den Schraubenkopf der jeweiligen Verbindungsschraube 35 vorgesehen.
Weiterhin sind in der Flanschplatte 21 koaxial zu den Bohrungen
entsprechende Gewindebohrungen 33 vorgesehen. Zwischen
jeder Gewindebohrung 33 der Flanschplatte 21 und
der Bohrung 32 des Spulenträgers 30 ist eine Abstandsbuchse 36 vorgesehen.
Die Zwischenscheibe 23 weist an entsprechenden Stellen
Bohrungen 23b und die Ankerscheibe 25 an entsprechenden
Stellen konzentrisch zu den Bohrungen 37 gelegene Aussparungen 38 auf,
so daß die
Abstandsbuchsen 36 mit den Verbindungsschrauben 35 durch diese
hindurchragen. Weiterhin sind i m Bereich der Bohrung 23b O-Ringe 39 auf
der Außenseite
jeder Abstandsbuchse 36 vorgesehen. Die O-Ringe 39 bewirken
eine Führng
der Abstandsbuchse 36 in der Zwischenscheibe 23 und
dadurch eine radiale Führung
der Flanschplatte 21 und auch des Spulenträgers 30.
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Durch
die Gewindebohrungen 33 in der Flanschplatte 21 und
die Ausnehmungen 34 für
den Kopf jeder Verbindungsschraube 35 sowie mittels der Abstandsbuchsen 36 und
der Verbindungsschrauben 35 wird der Spulenträger 30 also
an der Flanschplatte 21. und in einem vorbestimmten Abstand
zu dieser befestigt.
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Andererseits
ist die zwischen der ersten 14 und der zweiten Bremsscheibe 16 gelegene
Zwischenscheibe 23 mittels mehrerer, auf einer Kreislinie gleichmäßig verteilter
Befestigungsschrauben 37 an der Maschinenwand 3 in
einem vorbestimmten Abstand von dieser befestigt, wobei die fiktive
Kreislinie in der Maschinenwand koaxial zur Welle 7 verläuft. Dazu
sind entsprechende Abstandsbuchsen 37a vorgesehen, die
zwischen der Zwischenscheibe 23 und der Maschinenwand 3 gelegen
sind. Die Befestigungsschrauben 37 sind in entsprechenden
auf einer Kreisbahn angeordneten Gewindebohrungen 41 geschraubt
und durchragen die Abstandsbuchsen 37a. Weiterhin sind
in der Zwischenscheibe 23 ebenfalls auf einer Kreisbahn
angeordnete Bohrungen 42 vorgesehen, die koaxial zu den
Gewindebohrungen 41 gelegen sind, wenn die Zwischenscheibe 23 entsprechend
zu der Maschinenwand 3 ausgerichtet ist, und durch die
die Befestigungsschrauben 37 ebenfalls hindurchragen.
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Dabei
ragt jede Befestigungsschraube 37 von der Maschinenwand
aus gesehen weiterhin noch durch jeweils eine Bohrung 44 der
Ankerscheibe 25 hindurch und der Kopf oder das von der
Maschinenwand 3 wegragende Ende jeder Befestigungsschraube 37 ein
wenig in jeweils eine an entspechender Stelle in dem Spulenträger 30 vorgesehene
Bohrung 45 hinein. An dem kopfseitigen Ende jeder Befestigungsschraube 37,
oder genauer zwischen dem Kopf jeder Befestigungsschraube 37 und
einer jeweils an der entsprechenden Stelle der Zwischenscheibe 23 vorgesehenen
ringförmigen
Vertiefung 46 ist eine Zwischenhülse 47 eingeschoben,
die die jeweilige Bohrung 44 der Ankerscheibe 25 zumindest zum
wesentlichen Teil durchragt.
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Vorzugsweise
sind die Verbindungsschrauben 35 und die Befestigungsschrauben 37 auf
derselben Kreislinie sowie abwechselnd und in gleichem Abstand zueinander
angeordnet.
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Der
Spulenträger 30 ist
auf der der Ankerscheibe 25 zugewandten Seite teilweise
offen und auf der von der Maschinenwand 3 abgewandten Seite
mit einem Boden 51 versehen. In dem Spulenträger 30 ist
in einer entsprechend geformten Ausnehmung 53 mittels Gießharz oder
eines gleichwertigen Stoffs eine Magnetspule 55 unbeweglich
eingebettet, die zusammen mit dem Spulenträger 30 den Elektromagneten
der Bremse 1. ausbildet.
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Als
Anlage für
die zweite Bremsscheibe 16 in deren Bremsstellung dient
die Ankerscheibe 25. In der in 1 dargestellten
Bremsstellung drücken mehrere
in dem Spulenträger 30 eingelassene
Federn 57 die Ankerscheibe 25 von dem Spulenträger 30 weg
auf die zweite Bremsscheibe 16, um die vorgesehene Bremswirkung
auszuüben.
Die Federn 57 sind dabei auf einer Kreislinie in gleichem
Abstand zueinander und radial innerhalb der Magnetspulen 55 angeordnet.
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Im
folgenden wird die Funktionsweise der in der 1 beschriebenen
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zweikreisbremse 1 beschrieben:
In
der 1 ist der Bremsbetrieb dargestellt. Dieser tritt
ein, wenn die Magnetspule 55 in dem Spulenträger 30 stromlos
geschaltet ist, so daß die
Federn 57 die Ankerscheibe 25 gegen die zweite
Bremsscheibe 16 drücken.
Dadurch , daß die
Verbindugsschrauben 35 den Spulenträger 30 in einem vorbestimmten
Abstand von der zwischen Maschinenwand 3 und erster Bremsscheibe 14 gelegenen
Flanschplatte 21 halten, wird durch das Andrücken der
Ankerscheibe 25 an die zweite Bremsscheibe 16 letztere
an die Zwischenscheibe 23 gedrückt. Der Abstand der Zwischenscheibe 23 zur
Maschinenwand 3 ist durch die Abstandsbuchse 37a festgelegt,
so daß die
Zwischenscheibe 23 nicht zur ersten Bremsscheibe 14 hin
bewegt und angedrückt
werden kann.
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Jedoch
ist andererseits der Abstand zwischen dem Spulenträger 30 und
der Flanschplatte 21 mittels der Abstandbuchse 36 festgelegt.
Wenn also im Bremsbetrieb die Federn 57 die Ankerscheibe 25 und
den Spulenträger 30 auseinander
und insbesondere den Spulenträger 30 von
der Ankerscheibe 25 weg drücken, wird die Flanschplatte 21 zur
ersten Bremsscheibe 14 hin und diese wiederum zur Zwischenscheibe 23 hin
gedrückt.
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Auf
diese Weise wird also im Bremsbetrieb sowohl die erste Bremsscheibe 14,
als auch die zweite Bremsscheibe 16 von beiden Seiten gebremst.
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Die
erfindungsgemäße Zweikreisbremse 1 bestromt
im gelüsten
Betrieb die Magnetspule 55, so daß die Ankerscheibe 25 gegen
den Druck der Federn 57 zum Spulenträger 30 hin gezogen
wird. Da mittels der Verbindungsschrauben 35 und der Abstandbuchse 36 der
Abstand zwischen dem Spulenträger 30 und
der Flanschplatte 21 festgelegt ist, wird somit der Abstand
zwischen der Flanschplatte 21 und der Ankerscheibe 25 vergrößert. Die
relative Lage der Zwischenscheibe 23 zur Maschinenwand 3 ist dagegen
durch die Abstandbuchse 37a der Befestigungsschraube 37 festgelegt.
Beide Bremsscheiben 14 und 16 sind mittels deren
Längsverzahnung 13 und 15 auf
der Längsverzahnung 11 des
Wellenbundes 9 axial zur Welle 7 verschieblich.
In gelösten
Zustand der ßremse
sind daher relativ zur Zwischenscheibe 23 die erste Bremsscheibe 14 und
die Flanschplatte 21 auf der einen Seite, und die zweite Bremsscheibe 16 und
die Ankerscheibe 25 auf der anderen Seite in geringem Maße verschieblich
und daher gelöst.
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Beim Übergang
vom gebremsten in den gelösten
Betrieb wird also die von den Verbindungsschrauben 35 und
den Abstandbuchsen 36 auseinander gehaltene Anordnung aus
Flanschplatte 21 und Spulenträger 30 leicht zur Maschinenwand 3 hin bewegt,
wobei die Abstandbuchsen 36 mit ihren O-Ringen in den Bohrungen 23b der
Zwischenscheibe 23 gleiten und in diesen geführt werden.
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Durch
die erfindungsgemäße Zweikreisbremse
nach der 1 werden beim Übergang
vom gelüsten
in den gebremsten Betrieb die beiden folgenden denkbaren Störfälle (Klemmfälle) abgedeckt, das
heißt
es wird dennoch eine Bremsung erreicht:
Erstens wird eine Verklemmung
der Ankerscheibe 25 mit der Führungshülse 47 überwunden.
In diesem Fall wird die Ankerscheibe 25 zwar nicht weiter
zur zweiten Bremsscheibe 16 hin bewegt, jedoch bewirken
die Federn 57 ein Auseinanderdrücken von Ankerscheibe 25 und
Spulenträger 30 in
dem gleichen Maße,
wie es im Normalfall vorgesehen ist. Dadurch, daß die Verbindungsschrauben 35 mit
den Abstandbuchsen 36 den Spulenträger 30 und die Flanschplatte 21 in
einem vorbestimmten Abstand halten, wird durch das Wegdrücken des
Spulenträgers 30 die
Flanschplatte 21 in derselben Richtung, das heißt von der
Maschinenwand 3 weg und zur ersten Bremsscheibe 14 hin
bewegt. Somit drückt
die Flanschplatte 21 in diesem Fall auf die erste Bremsscheibe 14,
die dadurch wegen ihrer Verschieblichkeit auf dem Wellenbund 9 gegen
die Zwischenscheibe 23 gedrückt wird. Somit erfogt in diesem
Klemmfall eine Bremsung zumindest durch einen Bremskreis.
Zweitens
wird beim Übergang
vom gelösten
in den gebremsten Zustand eine Klemmung zumindest einer der Abstandbuchsen 36 in
der entsprechenden Bohrung 23b der Zwischenscheibe 23 durch
die erfindungsgemäße Anqordnung überwunden.
Wenn nämlich
an dieser Stelle eine Klemmung auftritt, wird zumindest die Ankerscheibe 25 mittels
der Federn 57 auf die zweite Bremsscheibe 16 gedrückt, so
daß auch
in diesem Fall ein Bremskreis der Zweikreisbremse 1 einen
Bremsvorgang auslöst.
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Es
ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Zweikreisbremse 1 nach
der 1 folgende geschlossene Kraftflußlinien:
Im
Normalfall verläuft
ein Kraftfluß von
den Federn 57 über
die Ankerscheibe 25 und den zweiten Bremsbelag 16 zur
Zwischenscheibe 23. Diese Kraftflußlinie wird geschlossen durch
eine Kraftflußlinie,
die an den der Ankerscheibe 25 entgegengesetzten Enden der
Federn 57 beginnt und über
den Spulenträger 30 zu
den Verbindungsschrauben 35 und die Abstandbuchse 36 zur
Flanschplatte 21 gelangt, von der sie über den ersten Bremsbelag 14 ebenfalls
die Zwischenscheibe 23 zum Schließen des Kraftflusses erreicht.
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Im
ersten Klemmfall, also beim Klemmen der Ankerscheibe 25 mit
der Führungshülse 47 entsteht ein
Kraftfluß,
der an den der Ankerscheibe 25 entgegengesetzten Enden
der Federn 57 beginnt und über den Spulenträger 30 zu
den Verbindungsschrauben 35 und die Abstandbuchse 36 zur
Flanschplatte 21 gelangt, von der sie über den ersten Bremsbelag 14 die
Zwischenscheibe 23 erreicht. Diese Kraftflußlinie wird
durch eine Kraftflußlinie
geschlossen, die von den Federn 57 zur Ankerscheibe 25,
und von dort wegen der Klemmung über
die Führungshülse 47 ebenfalls
zur Zwischenscheibe 23 gelangt.
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Im
zweiten Klemmfall, also bei einer Klemmung zumindest einer der Abstandbuchsen 36 in
der entsprechenden Bohrung 23b der Zwischenscheibe 23,
verläuft
der geschlossenen Kraftfluß zum
einen von den Federn 57 zur Ankerscheibe 25, und
von dort über über zweiten
Bremsbelag 16 zur Zwischenscheibe 23, zum anderen
von den der Ankerscheibe 25 entgegengesetzten Enden der
Federn 57 über den
Spulenträger 30 zu
den Verbindungsschrauben 35 und von dort wegen der Klemmung über die
Abstandbuchse 36 ebenfalls zur Zwischenscheibe 23.
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Zu
der an Hand der 1 beschriebenen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zweikreisbremse 1 sind
noch folgende Abwandlungen denkbar:
Zur Einstellung der Federn 57 kann
eine Einstellvorrichtung, beispielsweise eine Einstellschraube 71 vorgesehen
sein.
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Die
Anzahl der Federn 57, der Verbindungsschrauben 35 und
der Abstandbuchsen 36 sowie der Befestigungsschrauben 37 mit
den Buchsen 37a und der Führungshülse 47 kann auch anders
vergesehen sein, als voranstehend beschrieben.
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Im
folgenden wird die in der 2 dargestellte
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zweikreisbremse 1 beschrieben.
Dabei haben Bauteile mit gleicher Funktion dieselben Bezugszeichen:
Bei
dieser Ausführungsform
rotiert im gelösten
Betrieb ein Außenring
oder eine Trommel 3 um eine Welle 7. Diese weist
einen Wellenbund 9 auf, auf der auch ein Lager 4 zur
Lagerung der Trommel 3 angebracht ist. In dem in der 2 gezeigten
Bremsbetrieb steht die Trommel 3 relativ zur Welle 7 still.
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An
dem Wellenbund 9 ist mittels mehrerer Wellenbundschrauben
oder Befestigungsschrauben 37, die in die von der Trommel 3 wegragende
Radialseite des Wellenbundes 9 gleichmäßig über den Umfang verteilt eingeschraubt
sind, die Zwischenscheibe 23 befestigt. Dadurch ist die
Zwischenscheibe 23 sowohl relativ zur Trommel 3,
als auch relativ zur Welle 7 axial festgelegt. Die Zwischenscheibe 23 weist
gleichmäßig auf
einer Kreislinie verteilt mehrere Bohrungen 23b auf, durch
die Verbindungsschrauben 35 mit Abstandbuchsen 36a hindurchragen,
wobei an der Außenseite
der Abstandsbuchse 36a im Bereich der Bohrung 23b ein
O-Ring 39 vorgesehen ist,
um die Abstandsbuchse 36a in der Bohrung 23b zu
führen.
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Die
Verbindungsschrauben 35 verbinden eine zylinderförmige Flanschplatte 21,
die zwischen der Trommel 3 und der Zwischenscheibe 23 gelegen ist,
und den Spulenträger 30.
Die Flanschplatte 21 weist dazu mehrere Gewindebohrungen 33 auf,
in die die Verbindungsschrauben 35 eingeschraubt sind.
In der von der Trommel 3 weg weisenden Richtung sind neben
der Zwischenscheibe 23 noch eine Ankerscheibe 25 und
der Spulenträger 30 angeordnet.
Der Spulenträger 30 weist
Bohrungen 32 mit an ihrem von der Trommel 3 entfernten
Ende angeordneten Ausnehmungen 34 für den jeweiligen Kopf der Verbindungsschrauben 35 auf.
Gleichfalls weist die Ankerscheibe 25 Aussparungen 38 auf.
Die genannten Bohrungen 32, 33, 37, sowie
die Aussparung 38 stimmen in ihrer Anzahl sowie in ihrer
radialen und umfangsmäßigen Anordnung überein,
so daß die
Verbindungsschrauben 35 und ihre Abstandsbuchsen 36 durch
die Zwischenscheibe 23 und die Ankerscheibe 25 hindurchragt
und gleichzeitig die Flanschplatte 21 und den Spulenträger 30 auf
einem vorbestimmten Abstand halten. Dabei ist die Anordnung aus
Flanschplatte 21, Spulenträger 30, Verbindungsschraube 35 und
Abstandbuchse 36a verschieblich relativ zur Welle 7 und
zur Zwischenscheibe 23 angeordnet.
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Die
Zwischenscheibe 23 weist weiterhin Bohrungen 44 auf,
die ebenfalls gleichmäßig auf
einer Kreislinie verteilt liegen, deren Radius größer ist, als
die Kreislinie, auf der die Bohrungen 23b für die Abstandbuchsen 36a angeordnet
sind. Durch diese Bohrungen 44 ragen zumindest teilweise
Führungsstifte
oder Bolzen 47 hindurch, die an entsprechenden Bohrungen
in der Ankerscheibe 25 eingepreßt sind. Die Führungsstifte 47 dienen
der Führung
der Ankerscheibe 25 gegnüber der Zwischenscheibe 23.
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Die
Flanschplatte 21, die Zwischenscheibe 23, die
Ankerscheibe 25 und der Spulenträger 30 sind koaxial
zueinander angeordnet und haben im wesentlichen denselben Außen-Durchmesser,
wobei die Welle 7 durch die Flanschplatte 21,
die Zwischenscheibe 23, die Ankerscheibe 25 und
den Spulenträger 30 hindurchragt.
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Entlang
der äußeren Umfangslinie
der Trommel 3 sind gleichmäßig über dern Umfang verteilt mehrere ßefestigungsschrauben 10,
die eine zwischen dem Kopf der Befestigungsschraube 10 und der
Trommel 3 angeordnete Buchse 11 durchragt. Die
Buchsen 11 halten verschieblich einen ersten Reibbelagträger 14a und
einen zweiten Reibbelagträger 16a.
Die Reibbelagträger 14a, 16a sind
von ringförmiger
Gestalt und weisen entlang ihres Umfangs entsprechende Bohrungen
auf, so daß sie
auf die Buchsen 11 passen. An ihrem inneren Durchmesser
sind auf beiden Seiten jedes Reibbelagträgers 14a, 16a jeweils
ein Bremsbelag 14b, 14c bzw. 16b, 16c aufgeklebt.
Die Zwischenscheibe 23 weist ein äußeres Ende oder eine Zunge 23c auf,
die gegenüber
ihrer übrigen
Erstreckung eine geringere über den
Radius konstante Dicke hat. Die Bremsbeläge 14b, 14c bzw. 16b, 16c der Reibbelagträger 14a, 16a sind
radial gesehen im Bereich der Zunge 23c gelegen und erstrecken
sich nicht ganz bis zum Innenradius der Zunge 23c. Zudem
sind die ersten Reibbelagträger 14a auf
der der Trommel 3 nahegelegenen Seite der Zunge 23c zwischen
dieser und der Flanschplatte 21, während die zweiten Reibbelagträger 16a auf
der der Trommel 3 abgewandten Seite der Zunge 23c zwischen
dieser und der Ankerscheibe 25 angeordnet sind. Somit kann
eine Bremswirkung erzielt werden, indem der der Flanschplatte 21 zugewandte
Bremsbelag 14b an die Flanschplatte 21, der der
Zunge 23c zugewandte Bremsbelag 14c bzw. 16c an
die Zunge 23c, der der Ankerscheibe 25 zugewandte
Bremsbelag 16b an die Ankerscheibe 25 angedrückt wird.
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Der
Spulenträger 30 ist
wie in dem Ausführungsbeispiel
nach der 1 auf der der Ankerscheibe 25 zugewandten
Seite teilweise offen und auf der von der Trommel 3 abgewandten
Seite mit einem Boden 51 versehen. In dem Spulenträger 30 ist
in einer entsprechend geformten Ausnehmung 53 mittels Gießharz oder
eines gleichwertigen Stoffs eine Magnetspule 55 unbeweglich
eingebettet, die zusammen mit dem Spulenträger 30 den Elektromagneten
der Bremse 1 ausbildet.
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Weiterhin
sind mehrere Federn 57 vorgesehen, die zum Teil in entsprechende
Bohrungen in dem Spulenträger 30 eingelassen
sind, wobei die Bohrungen gleichmäßig am Umfang des Spulenträgers 30 verteilt
und zur Ankerscheibe 25 hin offen sind. Wenn die Magnetspule
stromlos ist, drücken
die Federn 57 die Ankerscheibe 25 von dem Spulenträger 30 weg.
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Somit
ist wie bei der Ausführungsform
nach der 1 auch bei der Ausführungsform
nach der 2 die axiale Stellung der Zwischenscheibe 23 festgelegt,
während
die Anordnung von Flanschplatte 21, Spulenträger 30,
Abstandsbuchse 36a und Verbindungsschraube 35 der
Zwischenscheibe 23 gegenüber verschieblich angeordnet
ist. Zudem ist die Ankerscheibe in Abhängigkeit der von den Federn 57 und
der Magnetspule 55 ausgeübten Kräfte gegenüber dem Spulenträger 30 verschieblich.
Die Bremsbeläge 14b, 14c und 16b, 16c passen
ihre axiale Lage an die axiale Lage der Flanschplatte 21 und der
Ankerscheibe 25 an.
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In
folgenden wird die Funktionsweise der in der 2 beschriebenen
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zweikreisbremse 1 beschrieben:
In
der 2 ist der stromlose, also Bremsbetrieb der Ausführungsform
dargestellt. Bei stromloser Magnetspule 55 drückt die
Feder 57 die Ankerscheibe 25 gegen den zweiten
Reibbelagträger 16a,
der wegen dessen Verschieblichkleit auf duf Buchse 11 gegen die
Zwischenscheibe 23 gedrückt
wird. Andererseits übt
die Feder 57 eine von der Zwischenscheibe 23 weggerichtete
Kraft auf den Spulenträger 30 aus,
der diese Kraft über
die Verbindungsschraube 35 und die Abstandbtichse 36a auf
die Flanschplatte 21 und somit über den ersten Reibbelagträger 14a auf
die Zwischenscheibe 23 überträgt. In diesem
Zustand üben also
alle Bremsbeläge 14b, 14c und 16b, 16c eine Bremswirkung
aus.
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Im
gelösten
Zustand der Bremse 1 führt
die Magnetspule 55 Strom und zieht die Ankerscheibe 25 gegen
die Federkraft der Feder 57 an den Spulenträger 30.
Dadurch vergrößert sich
der Abstand zwischen der Flanschplatte 21 und der Ankerscheibe 25, die
gleichzeitig wegen der Verschieblichkeit der Abstandbuchse 36 in
der Zwischenscheibe 23 die Reibbelagträger 14a und 16a mit
ihren zugehörigen Bremsbelägen 14b, 14c, 16b, 16c von
ihrem Bremseingriff auf die Zwischenscheibe 23 löst.
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Durch
die erfindungsgemäße Zweikreisbremse
nach der 2 werden insbesondere folgende
zwei Störfälle (Klemmfälle) abgedeckt:
Erstens
wird bei einer Klemmung der Abstandbuchse 36a in der Bohrung 23b dennoch
zumindest das Bremsen der Ankerscheibe 25 mit dem zweitem Reibbelagträger 16a und
der Zwischenscheibe 23 bewirkt.
Zweitens erfolgt bei
einer Klemmung des Führungsstiftes 47 in
der Zwischenscheibe 23 ein Bremsen mittels der Flanschplatte 21 mit
dem erstem Reibbelagträger 14a und
der Zwischenscheibe 23, da die Feder 57 als Reaktion
auf diesen Klemmfall auf den Spulenträger 30 eine von der
Trommel 3 weggerichtete Kraft ausübt und diese über die
Abstandsbuchse 36 auf die Flanschplatte 21 überträgt.
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Es
liegen bei der Ausführungsform
nach der 2 somit folgende geschlossene
Kraftflußlinien vor:
Im
Normalfall besteht eine Kraftflußlinie ausgehend von der Feder 57,
die ihre Kraft über
den zweiten Reibbelagträger 16a auf
die Zwischenscheibe 23 überträgt, und
dann ausgehend von der Feder 57, die ihre Kraft über den
Spulenträger 30,
die Abstandsbuchse 36 auf die Flanschplatte 21 und
von dort über die
ersten Reibbelagträger 14a ebenfalls,
nur von der entgegengesetzten Seite auf die Zwischenscheibe 23 überträgt.
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Weiterhin
liegt in dem erstgenannten Klemmfall ein Kraftfluß von der
Feder 57 auf die Ankerscheibe 25 und von dort
auf den zweiten Reibbelagträger 16a vor,
sowie ein Kraftfluß von
der Feder 57 auf den Spulenträger 30 und über die
Abstandbuchse 36a und von dort wegen der Klemmung auf die
Zwischenscheibe 23.
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Im
zweitgenannten Klemmfall (Klemmung des Führungsstiftes 47)
verläuft
eine Kraftflußlinie von
der Feder 57 auf die Ankerscheibe 25 und den Führungsstift 36b und
von dort wegen der Klemmung auf die Zwischenscheibe 23 sowie
von der Feder 57 auf den Spulenträger 30 und von über die
Abstandbuchse 36a und den ersten Reibbelagträger 14a auf die
Zwischenscheibe 23.
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Zu
der in der 2 dargestellten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zweikreisbremse 1 sind
noch folgende alternative Ausführungsformen denkbar:
Zur
Einstellung der Federn 57 kann eine Einstellvorrichtung,
beispielsweise eine Einstellschraube 71 vorgesehen sein.
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Die
Anzahl der Befestigungsschrauben 37, der Federn 57,
der Verbindungsschrauben 35 mit den Abstandbuchsen 36 sowie
der Befestigungsschrauben 10 mit den Buchsen 11 kann
auch anders vergesehen sein, als voranstehend beschrieben.
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Statt
der Befestigungsschraube 37 kann auch eine andere Verbindung
zwischen Welle 7 und Zwischenscheibe 23 vorgesehen
sein.
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Die
an Hand der 2 beschriebene Ausführungsform
kann auch mit einer feststehenden Trommel 3 und einer rotierenden
Welle 3 gestaltet sein.
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Im
folgenden wird an Hand der 3, 4 und 5 die
dritte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Dabei werden den Bauteilen, die im Vergleich
zu der ersten oder zweiten Ausführungsform
gleiche Funktion haben, die gleichen Bezugszeichen zugewiesen.
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Die
dritte Ausführungsform
nach den 3, 4 und 5 weist
wie die Ausführungsform
der 1 eine aus einem Motor (nicht gezeigt) rotierende
Welle 7 mit einem Wellenbund 9 auf, an dem mittels
mehrerer gleichmäßig über den
Umfang verteilter Befestigungsschrauben 37 eine Zwischenscheibe 23 befestigt
ist. Zwischen der Maschinenwand oder eines B-Lagers 3 eines Motors und der
Zwischenscheibe 23 ist eine Flanschplatte 21 vorgesehen.
Auf der der Maschinenwand 3 fernliegenden Seite der Zwischenscheibe 23 ist
eine Ankerscheibe 25 und ein Spulenträger 30 mit einer Magnetspule 55 und mehreren
jeweils gleichmäßig über den
Umfang verteilter Federn 57 angeordnet.
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Analog
der Darstellung in 2 ist der axiale Abstand zwischen
der Flanschplatte 21 und der Ankerscheibe 25 über mehrere
in axialer Richtung verlaufender und über den Umfang verteilter Abstandsbuchsen 36a festgelegt.
An dem der Maschinenwand 3 fernliegenden Ende jeder Abstandsbuchsen 36a ist eine
Buchse 36b vorgesehen. Das der Maschinenwand 3 ferliegende
Ende jeder ßuchse 36b ragt
in jeweils eine Bohrung des Spulenträgers 30. Zur weiteren
Führung
der Buchse 36b ist an ihrer Außenwand ein O-Ring 39 befestigt,
der an der entsprechenden Stelle den Raum zwischen der Buchse 36b und
der entsprechenden Bohrung des Spulenträgers 30 ausfüllt.
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Jede
Abstandsbuchse 36a ist zusammen mit der Buchse 36b mittels
einer Befestigungsschraube 37 in der Maschinenwand 3 befestigt.
Hierzu ist zwischen der Abstandsbuchse 36a und der Maschinenwand 3 eine
Abstandshülse 6l vorgesehen.
Zwischen der Abstandshülse 61 und
der Abstandbuchse 36a ist eine bogenförmige erste Federlamelle 63 angeordnet,
die dort mittig eingespannt ist. Über den gesamten Umfang sind
vorzugsweise drei erste Federlammellen 63, und zwar mit
gleicher bogenmäßiger Erstreckung
und in gleichmäßiger Verteilung
angeordnet. An den freien Enden jeder ersten Federlamelle 63 sind
mittels Nieten 65 die Flanschplatte 21 befestigt.
Die Flanschplatte 21 ist somit federnd und axial gegenüber der
Maschinenwand 3 und der Zwischenscheibe 23 verschieblich
an den ersten Federlamellen 63 aufgehängt. Entlang des Umfangsrandes
der Flanschplatte 21 sind auf der der Zwischenscheibe 23 zugewandten
Seite der erste Bremsbelag 14 aufgeklebt.
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Zwischen
jeder Abstandbuchse 36a und jeder Buchse 36U ist
mittig eine zweite Feder-Lamelle 67 befestigt. An den freien
Enden jeder zweiten Feder-Lamelle 67 ist
die Ankerscheibe mittels Niete 69 federnd und gegenüber der
Zwischenscheibe 23 axial verschieblich aufgehängt. Entlang
des Umfangsrandes der Ankerscheibe 25 sind auf ihrer der
Zwischenscheibe 23 zugewandten Seite der zweite Bremsbelag 16 aufgeklebt.
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Jeweils
zwischen zwei Niete 65 bzw. 69 sind Abstandbuchsen 36 zwischen
der Flanschplatte 21 und dem Spulenträger 30 angeordnet,
wobei für
die Abstandbuchsen 36 jeweils eine entsprechende Bohrung
in der Flanschplatte 21 und jeweils eine Bohrung in dem
Spulenträger 30 sowie
jeweils eine zugehörige
Schraube vorgesehen sind.
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Die
Anordnung aus Flanschplatte 21, Abstandbuchse 36 und
Spulenträger 30 sind
also genauso wie die Ankerplatte 25 unabhängig voneinander
gegenüber
der Zwischenscheibe 23 axial verschieblich.
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Auf
der Rückseite
des Spulenträgers 30 ist eine
Einstellschraube 71 eingeschraubt, die das der Ankerscheibe 25 entgegen
gesetzte freie Ende jeder Feder 57 festlegt, um deren Kraft
auf die Ankerscheibe 25 einzustellen. Zusätzlich zu
den Federn 57, die radial innerhalb der Magnetspule 55 und
sich in axialer Richtung erstreckend angeordnet sind, sind ebenfalls
sich in axialer Richtung ersteckende Federn 57a im Spulenträger 30 angeordnet.
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Im
folgenden wird die Funktionsweise der dritten Ausführungsform
nach den 3, 4 und 5 beschrieben:
In
dem in den 3, 4 und 5 gezeigten
gebremsten Zustand ist die Magnetspule 55 stromlos, so
daß die
Federn 57, 57a die Ankerscheibe gegen die Zwischenscheibe 23 andrücken. Sobald
dies geschieht, wird der Spulenträger 30 duch die Federn 57, 57a in
die von der Zwischenscheibe 23 wegweisende Richtung bewegt.
Der Spulenträger 30 nimmt mittels
der Abstandbuchse 36 die Flanschplatte 21 mit,
so daß die
Flanschplatte 21 ebenfalls in Bremseingriff mit der Zwischenscheibe 23 kommt.
Im Normalfall stehen also sowohl die Ankerscheibe 25 und als
auch die Flanschplatte 21 mittels der zugehörigen Bremsbeläge 14, 16 in
Bremskontakt mit der Zwischenscheibe 23.
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Im
gelüfteten
oder gelösten
Zustand der Bremse führt
die Magnetspule 55 Strom und zieht die Ankerscheibe 25 zu
sich heran. Es vergrößert sich der
Abstand zwischen der Ankerscheibe 25 und der Flanschplatte 21.
In diesem Zustand befinden sich also weder die Flanschplatte 21,
noch die Ankerscheibe mit ihren Bremsbelägen 14 bzw. 16 in
Bremseingriff mit der Zwischenscheibe 23.
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Die
Ausführungsform
nach den 3, 4 und 5 überwindet
auch sämtliche
an den verschieblichen Teilen denkbar auftretenden Klemmfälle, wie
aus den Betrachtungen analog ableiten läßt, die zu den voranstehend
beschriebenen Ausführungsformen
dargestellt wurden.
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Bei
der dritten Ausführungsform
können
statt der Federlamellen 63, 67 auch andere Feder-Elemente
nach dem Stand der Technik vorgesehen sein.
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Weiterhin
kann die Anzahl der Federn 57, der Niete 65, 69,
der Befestigungsschrauben 37 mit den Abstandhülsen 61 und
den Buchsen 36b anders als beschrieben sein.
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Im
folgenden wird an Hand der 6 und 7 die
vierte Ausführungsform
beschrieben. Dabei werden den Bauteilen, die im Vergleich zu der ersten,
zweiten oder dritten Ausführungsform
gleiche Funktion haben, dieselben Bezugszeichen zugewiesen.
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Diese
weist analog zur Ausführungsform nach
den 3, bis 5 eine feste Maschinenwand 3,
eine rotierend und in axialer Richtung festgelegte Welle 7 mit
Zahnnabe 9, einen Spulenträger 30 mit Ankerscheiben 25a, 25b und
zwischen diesen eine Zwischenscheibe 23 (rotierend) auf.
An dem Umfangsrand der Zwischenscheibe 23 ist auf deren zur
Maschinenwand 3 hin gerichteten Fläche ein erster Bremsbelag 14 aufgeklebt.
Weiterhin ist auf der der Maschinenwand 3 entgegengesetzten
Seite der Zwischenscheibe 23 ein Spulenträger 30 sowie
zwischen diesem und der Zwischenscheibe 23 eine erste 25a und
eine zweite 25b Ankerscheibe vorgesehen. Die Ankerscheiben 25a, 25b bilden
im wesentlichen zwei voneinander getrennte Kreishälften. An dem
Umfangsrand der Ankerscheiben 25a, 25b ist auf
deren zur Zwischenscheibe 23 hin gerichteten Fläche ein
zweiter Bremsbelag 16 aufgeklebt. Der Spulenträger 30 weist
eine Magnetspule 55 sowie mehrere radial innerhalb 57 und
außerhalb 57a,
mit sich in axialer Richtung erstreckende Federn auf. Dafür sind entsprechende
sich in axialer Richtung erstreckende Bohrungen in dem Spulenträger 30 vorgesehen.
Die radial innerhalb der Magnetspule 55 gelegenen Federn 57 werden
mittels einer Einstellschraube 71 eingestellt, die von
der der Maschinenwand entgegengesetzten Seite in ein Innengewinde des
Spulenträgers 30 hineingeschraubt
wird.
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Die
Zwischenscheibe 23 weist an ihrer radialen Innenseite eine
Längsverzahnung 13 auf,
die mit einer an der radialen Außenseite der Zahnnabe 9 angeordneten
Längsverzahnung 11 längsverschieblich in
Eingriff ist.
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Der
Spulenträger 30 ist
mittels mehrerer Verbindungsschrauben 35 sowie mittels
jeweils einer zugehörigen
Abstandhülse 61 und
einer Abstandbuchse 36 in axialer Richtung an der Maschinenwand 3 fixiert.
Dabei ist die Abstandhülse 61 zwischen
der Maschinenwand 3 und dem Spulenträger 30 gelegen. Zwischen
der Abstandhülse 61 und
der Abstandbuchse 36a sind mittig ingesamt zwei bogenförmige Federlamellen 67a, 67b eingespannt,
die sich jeweils über
die Hälfte
des Umfangs der Bremse 1 erstrecken. Diese weisen somit
jeweils gleiche Länge
auf. Die Gestalt jeder Federlamelle 67a, 67b ist
derart beschaffen, daß ihr
Außenradius
gleich dem Außenradius
des Spulenträgers 30 ist.
In ihrerer entspannten Stellung verläuft die Längserstreckung der Federlamellen 67a, 67b in
der Umfangsrichtung des Spulenträgers 30.
An zwei auseinanderliegenden Stellen der Längserstreckung jeder Federlamelle 67a, 67b ist
insgesamt mittels zweier Niete 69 die Ankerscheibenhälfte 25a und
mittels zweier Nieten 69b die Ankerscheibenhälfte 69b befestigt,
so daß diese
axial längsverschieblich
und federnd gegenüber
dem Spulenträger 30 aufgehängt sind.
In der bevorzugten Ausführungsform
sind die Niete 69 in Umfangsrichtung gesehen abwechselnd
mit und in gleichem Abstand zu den Befestigungsschrauben 37 angeordnet.
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In
dem in den 6 und 7 gezeigten
gebremsten Zustand, in dem die Magnetspule 55 stromlos
ist, drücken
die Federn 57a, 57b beide Ankerscheiben 25a, 25b an
den zweiten Reibbelag 16 und die Zwischenscheibe 23.
Diese wird wiederum aufgrund ihrer Längsverschieblichkeit auf der
Zahnnabe 9 mit ihrem ersten Bremsbelag 14 an die
Maschinenwand 3 gedrückt,
die dann die Funktion einer Flanschplatte übernimmt.
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Im
gelösten
Zustand wird die Magnetspule 55 bestromt und beide Ankerscheiben 25a, 25b an die
Innenseite des Spulenträgers 30 gezogen.
Somit werden die Ankerscheiben 25a, 25b nicht
nicht an die Zwischenscheibe 23 und diese nicht mehr an
die Maschinenwand 3 gedrückt, so daß die erfindungsgemäße Bremse 1 gelüftet oder
gelöst
ist.
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Auch
bei dieser Ausführungsform
werden sämtliche
einfache Klemmfälle,
die beim Übergang
in den gebremsten Zustand an den beweglichen Teilen denkbar sind,
abgedeckt:
Bei Klemmung einer Ankerscheibe, z.B. der Ankerscheibe 25a,
ist immer noch die andere Ankerscheibe 25b beweglich.
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Bei
der Ausführungsform
nach den 6 und 7 sind insbesondere
noch folgende alternativen Merkmale möglich:
Anstatt der Verzahnung
zwischen Zahnnabe 9 und Zwischenscheibe 23 eine
Lamelle welche das Drehmoment überträgt, jedoch
axial verschieblich ist.
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Statt
der Federlamellen 67a, 67b können auch andere Feder-Elemente
nach dem Stand der Technik vorgesehen sein.
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Weiterhin
kann die Anzahl der Federn 57a, 57b, der Niete 69,
der Befestigungsschrauben 35 mit den Abstandbuchsen 36 anders
als beschrieben sein.
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Weiterhin
kann statt der Verzahnung 11, 13 eine Lamelle
vorgesehen sein, die das Drehmoment überträgt, jedoch axial verschieblich
ist.
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Die
Merkmale jedes Bauteils einer beschriebenen Ausführungsform können alternativ
durch die Merkmale dieses Bauteils einer anderen Ausührungsform
ersetzt werden, solange die jeweils beschriebenen Bremsfunktionen
nicht verändert
werden.