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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung mit einer Bremsscheibe,
einem gegen die Bremsscheibe drückbaren
Bremsanker, einer Hauptbetätigung,
die zumindest eine Feder aufweist, mittels derer der Bremsanker
mit konstanter Kraft gegen die Bremsscheibe drückbar ist, einem Elektromagneten,
mittels dessen der Bremsanker entgegen der Kraft der Feder von der
Bremsscheibe außer
Eingriff bringbar ist, sowie einer Sekundärbetätigung, mittels derer zusätzlich zur
Hauptbetätigung
eine zusätzliche
Kraft aufbringbar ist, mit der der Bremsanker gegen die Bremsscheibe
drückbar
ist. Sie findet vorzugsweise Verwendung an einem Hubwagen, dessen
beide Hubgabeln dazu bestimmt sind, unterschiedliche Lasten anzuheben
und zu tragen.
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Bei
einer bekannten Bremsvorrichtung für Hubwagen wird auf jedes Hubwagenrad
ein konstantes oder festes, vorher festgelegtes Bremsmoment ausgeübt.
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Diese
bekannte Vorrichtung ist jedoch nicht zufriedenstellend, denn wenn
das Bremsmoment des Hubwagens auf einen fest bemessenen oder dem Leerlaufbetrieb
des Hubwagens entsprechenden Wert festgelegt ist, das heißt wenn
keine Last auf den beiden Hubgabeln des Wagens ruht, ist die so
erzielte Bremsung unzureichend oder sogar gefährlich bei Lastbetrieb des
Hubwagens, das heißt
wenn er auf seinen beiden Hubgabeln eine relativ große Last trägt.
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Wenn
andererseits das durch diese bekannte Vorrichtung gelieferte Bremsmoment
auf einen fest bemessenen Wert für
die zulässige
Höchstbelastung des
Hubwagens festgelegt ist, kann sich die Bremsung beim Leerlaufbetrieb
des Hubwagens oder bei geringer Belastung als zu abrupt erweisen
und daher gefährlich
sein, da die Gefahr besteht, dass das entsprechende Rad des Hubwagens
blockiert und ein unkontrolliertes Ausbrechen desselben bewirkt
wird.
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Zu
dieser Problematik schlägt
die
DE 28 20 204 A1 eine
elektromagnetisch lüftbare
Federdruckbremse für
einen Hubstapler vor, bei der die Bremskraft von Druckfedern bewirkt
wird, die einen Bremsanker gegen eine Bremsscheibe drücken. Ein
den Federn entgegenwirkender Elektromagnet kann mit unterschiedlich
starkem Strom angesteuert werden, um der Federkraft unterschiedlich
stark entgegen zu wirken und hierdurch eine Anpassung der Bremskraft an
die Hublast des Hubstaplers zu erreichen.
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Eine
Bremsvorrichtung der eingangs genannten Gattung ist aus der
DE 41 38 454 A1 bekannt.
Bei der darin gezeigten Bremsvorrichtung für einen Gabelstapler wird der
Bremsanker mittels mehrerer Federpakete gegen die Bremsscheibe gedrückt, wobei
mit Hilfe von Elektromagneten einzelne Federpakete deaktiviert werden
können,
um eine mehrstufige Bremskraft zu erzielen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Bremsvorrichtung der genannten Art zu schaffen, die Nachteile des
Standes der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise
weiterbildet. Vorzugsweise soll mit einfachen Mitteln eine präzise Anpassung
der Bremskraft erreicht werden.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Bremsvorrichtung der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Sekundärbetätigung einen Druckkreislauf
aufweist, der einen auf den Bremsanker einwirkenden Kolben in Abhängigkeit
eines variablen Steuerungsparameters mit variablem Druck beaufschlagt.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
zusätzliche
Bremskraft oder das zusätzliche
Bremsmoment, die auf die Bremsscheibe bzw. Reibbelagplatte ausgeübt werden
können,
variieren vorzugsweise proportional zum vorgenannten Steuerungsparameter.
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Die
Bremsvorrichtung enthält
vorteilhafterweise einen Anker, der parallel zur Bremsscheibe bzw.
Reibbelagplatte und axial im Verhältnis zu einem festen Stützkörper angebracht
und in der Drehbewegung gegenüber
diesem blockiert ist, wobei die Hauptbetätigung so ausgeführt ist,
dass sie die axiale Verschiebung des beweglichen Ankers zwischen
einer Eingriffposition des Ankers mit der Bremsscheibe zur Bremsung
mit konstantem Bremsmoment und einer Freigabeposition des Ankers
weg von der Bremsscheibe steuert, sowie einen im festen Stützkörper angeordneten
Kolben, der darin axial durch die Sekundärbetätigung verschoben werden kann,
um auf den Anker, der sich in Eingriffposition mit der Bremsscheibe
befindet, eine zusätzliche
axiale Kraft auszuüben,
die proportional zu der Verschiebekraft zunimmt, welche auf den
Kolben ausgeübt
wird.
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Nach
einer Ausführungsform
enthält
die Hauptbetätigung
wenigstens eine zylindrische Schraubenfeder, welche zwischen dem
beweglichen Anker und dem festen Stützkörper eingefügt ist, um den beweglichen
Anker in Eingriffposition mit der Bremsscheibe bzw. Reibbelagplatte
zu bringen und die Bremsung derselben mit konstantem Bremsmoment
zu bewirken, und einen Ringelektromagnet zur Lüftung der Bremse, der im festen
Stützkörper angeordnet
und geeignet ist, bei Versorgung mit Strom den beweglichen Anker
gegen die Rückholkraft
der Feder in Freigabeposition weg von der Bremsscheibe zu ziehen.
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Die
Sekundärbetätigung enthält vorzugsweise
eine im festen Stützkörper ausgeführte Druckkammer,
die einerseits mit der Bohrung in diesem Stützkörper kommuniziert, in der sich
der Kolben verschiebt, und die andererseits mit dem Druckkreislauf kommuniziert,
der es gestattet, in die Druckkammer eine unter variablem Druck
stehende Flüssigkeit
einzuführen,
die den vorgenannten variablen Steuerungsparameter darstellt, um
den Kolben entsprechend einer Kraft gegen den beweglichen Anker
zu schieben, welche proportional zu dem in der Druckkammer vorherrschenden
Flüssigkeitsdruck
ist.
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Die
Vorrichtung enthält
vorteilhafterweise Sicherheitsmittel, die einen zweiten Kolben,
welcher im festen Stützkörper angeordnet
ist und mit seiner Vorderseite die Druckkammer der Sekundärbetätigung begrenzt,
und eine zweite Feder wie eine zylindrische Schraubenfeder umfassen,
welche zwischen der Rückseite
des zweiten Kolbens und einem Teil eingefügt ist, welches einen fest
mit dem festen Stützkörper verbundenen
Deckel bildet, so dass die zweite Feder im Fall einer Unterbrechung
des Druckkreislaufs der Sekundärbetätigung den
zweiten Kolben verschiebt, welcher seinerseits den ersten Kolben der
Sekundärbetätigung verschiebt,
um den beweglichen Anker entsprechend einem maximalen Bremsmoment
gegen die Bremsscheibe zu drücken.
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Die
Bremsscheibe ist drehbar an einer zu bremsenden Welle angebracht,
die kinetisch mit einem Rad eines Fahrzeugs verbunden ist, und weist an
ihren beiden parallelen Flächen
jeweils zwei Reibbeläge
auf.
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Im
Rahmen der Anwendung der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung auf einen
Hubwagen ist der hydraulische Steuerungskreislauf der Hubgabeln desselben
mit der Sekundärbetätigung so
verbunden, dass der Steuerungsöldruck
des hydraulischen Steuerungskreislaufs für die Hubgabeln den variablen
Steuerungsparameter darstellt, der mit der von den Hubgabeln transportierten
Last variiert, um ein zusätzliches
Bremsmoment des Hubwagens, proportional zur transportierten Last,
zu erzielen.
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Die
Erfindung wird besser verständlich
bei der nachfolgenden erläuternden
Beschreibung, in der lediglich in Form von Beispielen auf die beigefügten Schemazeichnungen
Bezug genommen wird, um mehrere Ausführungsformen der Erfindung
zu veranschaulichen, und die folgendes darstellen:
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1 ist
eine Längsschnittansicht
einer Bremsvorrichtung mit variablem Bremsmoment entsprechend einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
eine Proportionalitätskurve
zwischen dem durch die Vorrichtung gemäß 1 ausgeübten zusätzlichen
Bremsmoment und einem variablen Steuerungsparameter.
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3 zeigt
die Bremsvorrichtung nach 1, mit Sicherheitsmitteln
versehen.
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Die
erfindungsgemäße Bremsvorrichtung
mit variablem Bremsmoment wird nachstehend unter Anwendung auf die
Bremsung eines Hubwagens mit zwei Hubgabeln und für den Transport
von Lasten mit variablem Gewicht beschrieben, aber es versteht sich,
dass diese Bremsvorrichtung auch auf die Bremsung jedes anderen
Fahrzeugs und ganz allgemein jedes Elements angewandt werden kann,
dessen Verschiebung oder Bewegung abgebremst werden soll.
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Die
in 1 gezeigte Ausführungsform der Bremsvorrichtung
enthält
eine elektromagnetische Hauptbetätigung,
enthaltend eine Ringelektromagnetspule 1, angeordnet in
einem ringförmigen
Hohlraum 2, ausgeführt
in einem festen Metall-Stützkörper 3,
und einen axial beweglichen Anker 4 aus magnetisch leitendem
Material mit einer ringförmigen Platte 4a lotrecht
zur Längsachse
X-X' der Bremsvorrichtung
und fest mit einem schalenförmigen
Teil mit vertikalem Boden 4b verbunden, welches koaxial
zur Achse X-X' in
einem ringförmigen
Hohlraum mit größerem Durchmesser 5 des
festen Stützkörpers 3 angebracht
ist. Der bewegliche Anker 4 ist in seiner Drehbewegung
im Verhältnis
zum festen Stützkörper 3 durch
wenigstens eine Befestigungsschraubeneinheit blockiert, die durch
den Stützkörper 3 parallel
zur Achse X-X' hindurchtritt,
und eine Muffe 7 aufweist, die an dem äußeren Gewindeteil der Schraube 6 verschraubt
und im Stützkörper 3 durch
Einschrauben in ein dementsprechendes Gewindeloch verankert ist, wobei
die Muffe 7 durch eine Öffnung
der ringförmigen
Platte 4a hindurchtritt, um eine Gleitbewegung derselben
längs der
Muffe 7 zu ermöglichen.
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Die
Hauptbetätigung
der Bremsvorrichtung enthält
wenigstens eine Feder wie eine zylindrische Schraubenfeder, vorzugsweise
mehrere solche Federn 8, die zwischen der ringförmigen Platte 4a des beweglichen
Ankers 4 und dem festen Stützkörper 3 so eingefügt sind,
dass auf den beweglichen Anker 4 eine Schubkraft ausgeübt wird,
um die ringförmige Platte 4a gegen
eine Bremsscheibe oder scheibenförmige
Platte 9 mit Reibbelägen 10 zu
drücken,
die jeweils auf den beiden einander gegenüberliegenden parallelen Flächen der
Reibscheibe 9 befestigt sind. Jede Feder 8 sitzt
in einer parallel zur Achse X-X' verlaufenden
Bohrung 11 und ruht mit einer ihrer Endwindungen auf der
entsprechenden Fläche
der ringförmigen
Platte 4a des beweglichen Ankers 4 und mit der
anderen, gegenüberliegenden
Endwindung auf dem Ende einer Schraube 12, die in ein Gewindeloch eingreift,
welches in dem festen Stützkörper 3 ausgebildet
ist und die Einstellung der Schubkraft der Feder 8 auf
den beweglichen Anker 4 erlaubt.
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Die
Bremsscheibe 9 ist fest mit einer drehbar an einer zu bremsenden,
rotierenden Welle (nicht dargestellt) koaxial zur Achse X-X' angebrachten Keilnabe 13 verbunden.
Bei Anwendung auf den Hubwagen ist die zu bremsende Welle kinematisch mit
einem Rad desselben verbunden.
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Die
oben beschriebene Hauptbetätigung
erlaubt es, auf die Bremsscheibe 9 ein konstantes Bremsmoment
auszuüben,
welches durch die Federn 8 erzielt wird, die den beweglichen
Anker 4 auf die Bremsscheibe 9 drücken, wenn
der Elektromagnet 1 keinen Strom erhält. Wenn dem Elektromagnet 1 Strom
zugeführt
wird, wird der bewegliche Anker 4 zum festen Stützkörper 3 hingezogen,
das heißt
im Verhältnis
zur 1 nach rechts, entgegen der Rückholkraft der Federn 8,
um so die ringförmige
Platte 4a des Ankers 4 von dem entsprechenden
Reibbelag 10 der Bremsscheibe 9 freizugeben oder
auszurücken, wodurch
letztere frei wird.
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Die
Bremsvorrichtung enthält
auch eine Sekundärbetätigung,
die es erlaubt, auf die Bremsscheibe 9 ein zusätzliches
Bremsmoment auszuüben,
welches die Funktion eines variablen Steuerungsparameters ist, der
später
noch näher
definiert wird, so dass auf die Bremsscheibe 9, ausgehend von
dem durch die Hauptbetätigung
erzeugten konstanten Bremsmoment, entsprechend diesem variablen
Steuerungsparameter ein variables Bremsmoment bis zu einem Maximalwert
des angewandten Bremsmoments ausgeübt wird.
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Zu
diesem Zweck enthält
die Sekundärbetätigung einen
Kolben 14, welcher axial in einer zugeordneten Bohrung 15 koaxial
zur Achse X-X' gleitet und
in einem fest mit dem festen Stützkörper 3 verbundenen
Teil 16 ausgeführt
ist. Der Kolben 14 von zylindrischer Form berührt mit
einem seiner Enden die Außenseite
der Rückwand
des schalenförmigen Teils 4b des
beweglichen Ankers 4 und begrenzt mit seinem anderen Ende
einen freibleibenden Teil der Bohrung 15, wodurch die Druckkammer 17 gebildet wird,
die mit einem in dem Teil 16 lotrecht zur Bohrung 15 gebohrten
Kanal 18 kommuniziert, der durch ein Gewindeloch 19 verlängert ist,
welches nach außen
mündet
und worin eine Leitung angeschlossen werden kann, die Teil des Druckkreislaufs
der Sekundärbetätigung ist,
welche ihrerseits an einen vorzugsweise hydraulischen Kreislauf
(nicht dargestellt) zur Steuerung der Hubgabeln des Hubwagens angeschlossen
ist, wobei dieser hydraulische Kreislauf Drucköl liefert, dessen Druck mit
der von den Hubgabeln getragenen Last zunimmt, um diese anzuheben, und
wodurch der zuvor erwähnte
variable Steuerungsparameter gebildet wird.
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Die
Funktionsweise der oben definierten Sekundärbetätigung wird nunmehr unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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In
einem unbelasteten Verschiebezustand des Hubwagens, das heißt wenn
sich auf dessen Hubgabeln keine Last befindet, ist das Moment, welches
zur Abbremsung des Wagens mittels der Bremsscheibe 9 angewandt
wird, das konstante Moment C1, welches von der Hauptbetätigung geliefert wird,
wenn der Elektromagnet 1 keinen Strom erhält. Wenn
auf die Gabeln des Hubwagens eine bestimmte Last aufgelegt wird,
liefert der hydraulische Steuerungskreislauf dieser Gabeln das unter
Druck stehende Öl,
dessen Druck entsprechend der anzuhebenden Last zunimmt, wobei dieses
Drucköl
ebenfalls in die Druckkammer 17 geleitet wird, so dass
der Kolben 14 auf den beweglichen Anker 4 eine
zusätzliche
Kraft ausübt,
die vorteilhafterweise proportional zu dem Öldruck ist, der in der Druckkammer 17 herrscht.
Anders ausgedrückt,
wenn der Öldruck
in der Druckkammer 17 mit der Last zunimmt, wächst die
auf den Anker 4 durch den Kolben 14 ausgeübte Kraft
proportional zur Druckänderung
in dieser Kammer. Damit erhält
man ein zusätzliches
Bremsmoment, welches proportional zum Druckanstieg im Druckkreislauf
der Sekundärbetätigung ist
und zu dem von der Hauptbetätigung
gelieferten konstanten Bremsmoment hinzukommt, so dass die Bremsscheibe 9 einem
Gesamtbremsmoment ausgesetzt wird, welches geeignet ist, den Hubwagen
unter Berücksichtigung
der vom Hubwagen transportierten Last zu bremsen. 2 zeigt,
dass man durch entsprechende Dimensionierung des Querschnitts des Kolbens 14 ein
zusätzliches
Bremsmoment erhält, welches
eine lineare Funktion des Steuerungsdrucks des in der Kammer 17 vorhandenen Öls ist und
welches mit der durch den Hubwagen transportierten Last variiert,
so dass das zusätzliche
Bremsmoment proportional zur Last ist.
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Die
durch den Kolben 14 auf den beweglichen Anker 4 ausgeübte Kraft
wird somit wie folgt ausgedrückt: Fa = Fr + S×Pworin
Fa die auf den Anker 4 einwirkende Kraft bezeichnet;
Fr
die Kraft ist, die durch die Federn 8 auf den beweglichen
Anker 4 ausgeübt
wird;
S der Querschnitt des Kolbens 14 ist; und
P
der in der Druckkammer 17 vorherrschende Flüssigkeitsdruck
ist.
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Die
Bremsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wie
sie in 3 dargestellt ist, unterscheidet sich von der
ersten Ausführungsform
gemäß 1 nur
durch das Vorhandensein von Sicherheitsmitteln für den Fall eines Zusammenbrechens
des Druckkreislaufs der Sekundärbetätigung.
Abgesehen von diesem Unterschied tragen die Elemente der Hauptbetätigung und
der Sekundärbetätigung dieser
zweiten Ausführungsform,
die denen der ersten Ausführungsform
gemeinsam sind und die gleichen Funktionen wie diese erfüllen, die
gleichen Bezugszahlen.
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Gemäß der Vorrichtung
nach 3 enthalten die Sicherheitsmittel einen zweiten
Kolben 20 mit größerem Durchmesser
als der Kolben 14, welcher in einer zugeordneten Bohrung 21 des
Teils 16 des festen Stützkörpers 3 angeordnet
ist und mit seiner Vorderseite die Druckkammer 17 der Sekundärbetätigung begrenzt,
und eine zweite Feder 22, wie eine zylindrische Schraubenfeder,
welche zwischen der Rückseite
des Kolbens 20 und einem Teil eingefügt ist, welches einen fest
mit dem Teil 16 verbundenen Deckel 23 bildet und
im wesentlichen koaxial zur Achse X-X' der Bremsvorrichtung verläuft. Die
Feder 22 beaufschlagt somit den zweiten Kolben 20 zu
dem ersten Kolben 14 hin. Der zweite Kolben 20 enthält eine
fest mit der Vorderseite desselben verbundene Achse 24,
deren freies Ende auf dem entsprechenden freien Ende des ersten
Kolbens 14 zur Auflage kommen kann.
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Bei
normaler Arbeitsweise, das heißt
wenn das unter Druck stehende Öl
in der Druckkammer 17 vorhanden ist, um ein zusätzliches
Bremsmoment proportional zu der vom Hubwagen transportierten Last
zu liefern, wird der zweite Kolben 20 gegen den Deckel 23 gedrückt, wobei
die Feder 22 durch den in der Kammer 17 vorherrschenden
Druck zusammengepresst wird, der linear von einem Mindestwert zu einem
Höchstwert,
wie in 2 dargestellt, variieren kann. Bei einem Zusammenbruch
des Druckkreislauf, bei dem sich der Druck des Öls in der Kammer 17 erheblich
bis auf einen Wert praktisch gleich Null verringern kann, verschiebt
sich der zweite Kolben 20 unter Einwirkung der Feder 22 und
kommt mit dem ersten Kolben 14 durch die Achse 24 in
Berührung, so
dass die Kraft Fa, die auf den beweglichen Anker 4 ausgeübt wird,
um diesen auf die Bremsscheibe 9 zu drücken, lautet: Fa
= Fr1 + Fr2worin Fr1 die von den Federn 8 auf den
beweglichen Anker 4 ausgeübte Kraft ist; und
Fr2
die von der Feder 22 auf den zweiten Kolben 20 ausgeübte Kraft
ist.
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Natürlich können an
der Bremsvorrichtung verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu sprengen. So ist es möglich, Mehrscheiben-Bremsvorrichtungen
anstelle der bei den vorangegangenen Ausführungsformen beschriebenen
Einscheiben-Bremsvorrichtung vorzusehen. Bei diesen Ausführungsformen
sind die Vorrichtungen mit Reibbelägen an Scheiben versehen, die
mit zu bremsenden Wellen fest verbunden rotieren, aber es versteht
sich von selbst, dass man die Vorrichtung so anordnen kann, dass
das Reibmaterial fest mit einem festen Teil der Bremse verbunden
ist.