DE2823902A1 - Windenantrieb mit selbstaktivierender bremseinrichtung - Google Patents

Description

• Windenantrieb mit selbstaktivierender
• Bremseinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Winde zum Heben und Ab senken schwerer Lasten und betrifft insbesondere eine Antriebsanordnung für eine solche Winde mit einer selbstaktivierenden Bremseinrichtung.
• Bekannte Hubwinden haben Bremseinrichtungen sowie mit einem Planetengetriebe arbeitende Antriebsanordnungen, über welche eine Seiltrommel zum Heben einer Last antreibbar ist. Die Antriebskraft wird dabei gewöhnlich von einem hydraulischen Motor geliefert. Beim Stillsetzen des Motors wird automatisch eine Bremse betätigt, so daß die Seiltrommel nicht von der Last zurückgedreht werden kann. Der Antrieb der Trommel in der Hubrichtung erfolgt in manchen Ausführungen solcher Winden über eine Freilaufkupplung, welche eine Drehung nur in einer Richtung zuläßt. Zum gesteuerten Absenken einer Last muß die ausgeüote Brems'Lra2' in irgend eine .reise überwunden oder aufgehoben werden. Dies geschieht in gewissen Ausführungsformen dadurch, daß die Drehricntung des hydraulischen Motors umgesteuert und der hydraulische Druck dazu verwendet wird, die von Federn auf eine Anordnung von Bremsscheiben ausgeübte Belastung aufzuheben, so daß sich die Seiltrommel in der Absenkrichtung drehen kann. Erhöht sich dabei die Absenkgeschwindigkeit der Läst etwa aufgrund von Anderungen der statischen und dynamischen Reibung, so dreht sich die Seiltrommel schneller als dem Antrieb durch den hydraulischen Motor entspricht, so daß dieser dann als Pumpe arbeitet, wodurch sich sein Einlaßdruck und damit der den die Bremsscheiben belastenden Federn entgegenwirkende Druck verrringert. Dadurch wird die Bremse automatisch angezogen, um die Drehgeschwindigkeit der Trommel zu verringern. Aus der Verwendung des hydraulischen Druckmittels zum Aufheben der Bremswirkung ergeben sich jedoch gewisse Schwierigkeiten.
• Eine derartige Schwierigkeit besteht darin, daß die Bremse auf in der hydraulischen Anlage auftretende Gegendrücke sowie auf jegliche Druckänderungen an der Einlaßseite der hydraulischen Pumpe anspricht.
• Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten selbstregelnden Brems- und Antriebsanordnung für eine Hubwinde.
• Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung einer mechanisch betätigbaren, selbetregelnden Bremseinrichtung, welche allein in Abhängigkeit vom Eingangsdrehmoment einer hydraulischen angetriebenen Winde betätigbar ist.
• Gemäß der Erfindung trägt eine Eingangswelle der Winde einen Kupplungsflansch mit mehreren in gegenseitigen Umfangsabständen angeordneten Auflaufrillen, welche am Ende .ie^eils eine Stufe 3 eisen. Eine mit der Eingangswelle flucht ende Getriebewelle trägt eine zweite Kupplungsscheibe mit denen der ersten gegenüberliegenden Auflaufrillen, welche ebenfalls jeweils eine Stufe aufweisen. Zwischen den einander gegenüberliegenden Auflaufrillen sitzende Kugeln kommen bei der Drehung der Einga-ngswelle in Anlage an den Stufen und übertragen dadurch den Antrieb auf die Getriebewelle. Beim Antrieb im entgegengesetzten Drehsinn rollen die Kugeln entlang den Auflaufrillen und verschieben dadurch den ersten Eupplungsflansch in Axialrichtung. Die Getriebewelle weist ein Sonnenrad für den Antrieb der Seiltrommel über ein Planetengetriebe auf. In der Absenk-Drehrichtung ist das Sonnenrad mittels über einen Freilauf damit verbundenen Bremsscheiben feststellbar. Beim Antrieb in der Hubrichtung ermöglicht der Freilauf die Drehung des Sonnenrads relativ zu den Bremsscheiben. Bei der Drehung der Eingangswelle in der Hubrichtung ist also die Verbindung zwischen den Bremsscheiben und dem Sonnenrad gelöst, so daß dieses die Trommel antrieben kann. Bei einer Drehung der Eingangswelle in der entgegengesetzten Absenkrichtung verdreht sich der erste Kupplungsflansch gegenüber der gebremsten Getriebewelle, wobei die Kugeln in den Auflaufrillen entlangrollen und den ersten KuDplungsflansch vom zweiten Kupplungsflansch abdrücken, wodurch die Bremsscheiben entlastet werden. Dadurch wird die Last abgesenkt. Erhöht sich dabei die Absenkgeschwindigkeit der Last etwa wegen Änderungen der Reibung, so dreht sich die Getriebewelle schneller als die Eingangswelle bzw.
• der Motor, wodurch die Kugeln zum anderen Ende der Auflaufrillen zurückrollen, so daß die Bremse erneut von den sie belastenden Federn betätigt werden kann.
• Diese selbstregelnde Brems- und Antriebsanordnung bietet offensichtliche Vorteile. Sie ist allein abhängig von dem auf die Eingangswelle ausgeübten Eingangsdrehmoment und nicht VOL1 ginlaßdruck des h drauniscrlen iflotors. Die Anordnung ist insofern selbstregelnd, als die Last selbsttätig abgebremst wird, sobald ihre Absenkgeschwindigkeit größer wird als die Antriebsgeschwindigkeit des hydraulischen Motors. Da die Bremse mittels Federn betätigt wird, läßt sich der Bremsdruck sehr genau bestimmen, so daß die Bremse bei Überlastung durchrutscht und dadurch Beschädigungen der Winde, des Seils und/oder des Krans, auf welchem die Winde montiert ist, vermieden sind.
• In einer Ausführungsform der Erfindung hat eine Eingangswelle in gegenseitigen Umfangsabständen angeordnete Auflaufflächen, denen entgegengesetzte Auflaufflächen an einer mit der Eingangswelle fluchtenden Getriebewelle gegenüberliegen. Die Getriebewelle trägt ein Sonnenrad, welches über eine Freilaufkupplung mit einer Anordnung von Bremsscheiben verbunden ist. Das Sonnenrad treibt über ein Planetengetriebe eine Trommel an. Die Auflaufflächen haben jeweils eine Stufe. Zwischen den Auflaufflächen sind Kugeln festgehalten. Eine Drehung der Eingangswelle in der Hubrichtung bewirkt den Antrieb der Getriebewelle unter Umgehung der Bremsscheiben über die Freilaufkupplung. Dadurch wird die Trommel unter Ubertragung des Drehmoments über die sich an den Stufen abstützenden Kugeln angetrieben. Die Bremsscheiben sind durch Federn belastet, so daß die Last bei Unterbrechung des Hubantriebs abgebremst wird. Zum Ab senken der Last unter Antrieb verdreht sich die Eingangswelle relativ zur Getriebewelle, so daß sich die Kugeln entlang den Auflaufflächen bewegen, um die Wellen voneinander abzudrücken und die Federn zu komprimieren, so daß die Bremsscheiben entlastet werden.
• Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 elne Axial-Schnittansicht einer ge7mä.3 der Erfindung ausgeführten Hubwinde, Fig. 2 eine Teilansicht einer Bremseinrichtung im betätigten Zustand, Fig. 3 eine Teilansicht der Bremseinrichtung in gelöstem Zustand, Fig. 4 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 2 und Fig. 5 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 5-5 in Fig. 3.
• Eine in Fig. 1 dargestellte Winde hat eine Trommel 10, welche drehbar zwischen feststehenden Seitenwänden 12, 14 gelagert ist, sowie eine Brems- und Antriebsanordnung 16 und ein Planetengetriebe 18. Zur Brems- und Antriebsanordnung 16 gehört eine von einem hydraulischen Motor od. dergl. antreibbare Eingangswelle 20. Ein Supplungsflansch 22 ist über eine Keilnutverzahnung 23 mit der Eingangswelle 20 verbunden, so daß er dieser gegenüber in Axialrichtung verschieblich ist. Die in Fig. 4 dargestellte Stirnseite des Eupplungsflanschs 23 hat mehrere in gegenseitigen UmCangsàbständen angeordnete Auflaufrillen 25, welche an einem Ende jeweils von einer Stufe 26 begrenzt sind und etwa tangential zum Eupplungsflansch verlaufen. Dieser ist durch eine Feder 24 nach rechts in Fig. 1 belastet.
• Eine mit der Eingangswelle 20 fluchtende Getriebewelle 30 hat ein damit einstückiges Sonnenrad 31 und eine zweiten Kupplungsflansch 32. Die in Fig. 5 dargestellte Stirnseite des zweiten Kupplungsflanschs 32 weist mehrere in gegenseitigen Umfangsabständen angeordnete Auflaufrillen 35 auf, welche jeweils an einem Ende von einer Stufe 96 begrenzt. sind und sich etwa tangential zum Flansch 32 erstrecken, so daß sie den Auflaufrillen 25 des ersten Kupplungsflanschs gegenüberliegen (Fig. 3).
• Die Bremseinrichtung weist ein Bremsgehäuse 38 auf, welches mittels Kopfschrauben 40 an einem Außenrad 39 des Getriebes 18 befestigt ist. Das Außenrand 39 ist seinerseits mittels Kopfschrauben 41 an der Trommel 10 befe stigt. Auf der Getriebewnlle 30 sitzt eine herkömmliche Freilaufkupplung 43 mit einer relativ zur Welle 30 nur in einer Richtung drehbaren Außenverzahnung 43a.
• Diese steht in Eingriff mit einer Anordnung von Bremsscheiben 45. Weitere Bremsscheiben sind über eine Innenverzahnung 46 bewegungsübertragend mit dem Bremsgehäuse 38 verbunden. ueber die angezogene Bremseinrichtung und die Freilaufkupplung 43 ist also das Sonnenrad 31 in der einen Drehrich-tung kraftübertragend mit dem Außenrad 39 verbundes Da der die Planetenräder der letzten Getriebestufe tragende Steg 50 über eine Keilnutverzahnung mit der feststehenden Seitenwand verbunden ist, ist das gesamte Planeten-Untersetzungsgetriebe dadurch blockiert, so daß eine Drehung der Trommel 10 in dem durch-die von den.
• Bremsscheiben ausgeübte Bremskraft bestimmten Ausmaß verhindert ist. Die Bremsscheiben stehen unter der Belastung von Federn 52, welche sich an einem Druckring 54 abstützen, der seinerseits die Bremsscheiben an das Bremsgehäuse 38 anpreßt. Die von den Federn ausgeübte Kraft bestimmt somit den Grad der Überlastung, bei welchem die Bremsscheiben durchrutschen und die Trommel sich zu drehen beginnt.
• Das Lösen der Bremse erfolgt durch Antrieb des Motors in der Absenkrichtung. Durch den Antrieb des ersten Supplungsflanschs 22 in der Absenkrichtung rollen die zwischen den beiden Kupplungsflanschen festgehaltenen Kugeln 58 in den Auflaufrillen der beiden Flansche entlang. Dadurch wird der erste Trunplungsflansch 22 von der Getriebewelle abgedrückt und nimmt dabei über ein Wälzlager 60 den Druckring 54 der Bremse mit. Bei einer Erhöhung des Antriebsdrehmoments nimmt die auf den Druckring ausgeübte, nach links in Fig. 1 gerichtete Kraft zu, so daß ein Teil der von den Federn 52 auf die Bremsscheiben ausgeübten Belastung aufgehoben wird. Bei weiterer Zunahme des Antriebsdrehmoments wird die Federbelastung der Bremsscheiben so weit aufgehoben, daß diese durchzurutschen beginnen und die Seiltrommel sich in der Absenkrichtung dreht. Wird der Speisedruck des hydraulischen Motors verringert oder aufgehoben, so erhöht sich die effektive Federbelastung, so daß die Bremsscheiben wieder zusammengepreßt werden, um die Seiltrommel abzubremsen oder zum Stillstand zu bringen.
• Falls die Seiltrommel unter der auf sie einwirkenden Belastung bestrebt ist, den hydraulischen Motor schneller anzutreiben als dessen Druckmittelspeisung zuläßt, so verdreht sich das Sonnenrad 31 in einer Richtung relativ zum Kupplungsflansch 22. Dadurch rollen die Kugeln in den Auflaufrillen abwärts, so daß die Bremse wieder anzieht.
• Die Kugeln 58 sind unter der von den Schraubenfedern 52 ausgeübten Belastung dauernd zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsflansch festgehalten, so daß sie immer in der richtigen Stellung in den Auflaufrillen bleiben. Bei einer Unterbrechung der Druckspeisung des hydraulischen Motors wird der erste Kupplungsflansch von den Federn unter hohem Druck. an die Kugeln angepreßt, wobei das Wälzlager 60 um ein Stück von einer am Druckring 54 vorhandenen Stufe abrückt, so daß die Bremsfedern dann die volle Belastung auf die Bremsscheiben ausüben können. Zwischen dem Wälzlager 60 und der Stufe des Druckrings 54 ist zu diesem Zweck ein Spiel von cab 0,76 bis 0,89 mm vorgesehen.
• Für die Schmierung der beweglichen Teile und Kühlung der Bremse wird Öl über den Innenraum der Seiltrommel umgewälzt. Däs Öl wird über einen Einlaß 70 zugeführt und über einen Auslaß 71 abgeleitet.
• Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und-räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Claims (8)

1. Patentansprüche Selbstregelnde Bremseinrichtung für eine Hubwinde, welche eine Trommel zum Aufziehen einer Last, eine von einem umcteuerbaren Rotor angetriebene Eingangawelle, eine mit der Trommel verbundenen Abtrieb und eine federbelastete, im Ruhezustand angezogene Bremseinrichtung zum Sichern der Trommel gegen das Ab senken einer angehobenen Last und zum Steuern der Trommeldrehzahl beim Absenken einer Last aufweist, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Abtrieb eine mit der Eingangswelle (20) fluchtende Getriebewelle (30) und ein Planetengetriebe (18) aufweist, daß mit dem Planetengetriebe eine Kupplungseinrichtung (43) für den Antrieb der Trommel in der Hubrichtung unabhangig von der Bremseinrichtung (16) bei entsprechender Drehung der Eingangswelle in einer ersten Richtung verbunden ist, welche bei einer Drehung der Eingangswelle in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung mit der Bremseinrichtung verbunden ist, daß der Bremseinrichung eine in Abhängigkeit von der Drehung der Eingangswelle in der entgegengesetzten zweiten Richtung betätigbare Auslöseeinrichtung (22, 32) zugeordnet ist, daß die Bremseinrichtung zum Bremsen des Abtriebs betätigbare Reibungseinrichtungen (45) sowie zum Betätigen sowie zum Lösen der Reibungseinrichtungen betätigbare Betätigungseinrichtungen (52, 54) aufweist, daß die Auslöseeinrichtung für die Bremse in gegenseitigen Umfangsabständen um eine gemeinsame Achse der Eingangs- und der Getriebewelle herum angeordnete, einander engegengesetzte und beegungsübertragend mit den Welle verbundene Auflaufflächen (25, 35) aufweist, welche in einer quer zur gemeinsamen Achse liegenden Schnittansicht von einer in Axialrichtung nahe der Eingangswelle liegenden ersten Stelle zu einer in Axialrichtung nahe der Getriebewelle liegenden zweiten Stelle verlaufen, und daß zwischen den Auflaufflächen Kugeln (58) angeordnet und die Auflaufflächen durch eine Federanordnung (24, 52) aufeinanaer zu belastet sind, so daß durch eine durch die Drehung der Eingangswelle in der zweiten, entgegengesetzte n Richtung bewirkte Relativbewegung zwischen den Auflaufflächen eine Bewegung der Bremsbetätigungseinrichtung zum Entlasten der Reibungseinrichtungen und zum Lösen der Bremse bewirkbar ist.
2. 2. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch .g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auflaufflächen (25, 35) an den zweiten Stellen ein geschlossenes Ende (26 bzw. 36) haben, welche bei Drehung der Eingangswelle (20) in der ersten Richtung eine Bewegung der Kugeln (58) entlang den Auflaufflächen verhindert, so daß die Trommel (10) bei der Drehung der Eingangswelle über die Kugeln, die Auflaufflächen und die Kupplungseinrichtung (43) angetrieben ist, während die Bremse bei der Drehung der Eingangswelle in der zweiten Richtung durch die auf den Auflaufflächen entlang rollenden Kugeln lösend betätigbar ist.
3. 3. Bremseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auflaufflächen (25, 35) schräge, mit den Kugeln (58) in Berührung kommende Oberflächen aufweisen, welche eine gleichmäßige Belastung für die Überwindung der die Bremse betätigenden Federanordnung (52) gewährleisten.
4. 4. Bremseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e +, daß die Auslosee1nricheun für die Bremse einen mit den Auflaufflächen (25) versehenen, in Axialrichtung beweglichen Kupplungsflansch (22) aufweist, welcher über eine Keilnutverzahnung (23) mit der Eingangswelle verbunden ist und sich in Anlage an einem Lager (6Q) befindet, daß die Reibungseinrichtung der Bremse eine Anzahl von Bremsscheiben (45), einen Druckring (54) und eine den Druckring zum Anziehen der Bremse in Anlage an den Bremsscheiben belastende Federanordnung (52) aufweist, und daß das Lager (60) in Anlage am Druckring bringbar ist, so daß das Lager bei einer durch Bewegung der Kugeln (58) entlang den Auflaufflächen (25, 35) bewirkten Axialbewegung des Kupplungsflanschs in Richtung auf den Druckring bewegbar ist, um die von der zweiten Federanordnung (52) ausgeübte Belastung zu verringern.
5. 5. Selbstregelnde Bremseinrichtung für eine Hubwinde, welche eine Trommel zum Aufziehen einer Last, eine von einem umsteuerbaren Motor angetriebene Eingangswelle, einen mit der Trommel gekoppelten Abtrieb und eine durch eine Federanordnung im Ruhezustand zur Ausübung einer vorbestimmten Höchstbremskraft belastete Bremseinrichtung zum Sichern der Trommel gegen das Absenken einer angehobenen Last und zum Steuern der Drehzahl der Trommel beim Absenken der Last aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Abtrieb eine Getriebewelle (30) und ein Getriebe (18) aufweist, sowie eine dem Getriebe zugeordnete Freilaufkupplung (43), welche bei der Drehung der Eingangswelle in der Hubrichtung unter Umgehung der dabei voll angezogenen Bremse eine Drehung der Trommel in der Hubrichtung ermöglicht und bei der Drehung der Getriebewelle in der entgegengesetzten Absenkrichtung starr mit der Bremseinrichtung verbunden ist, und daß der Bremseinrichtung und der Eingangswelle eine Auslöseeinrichtung für die Bremse zugeorcne; ist, welche in Ab.ängi eit vom Di-lhao;ner;t der Eingangswelle in der Absenkrichtung zum Lösen der Bremse durch Verringerung von deren Federbelastung betätigbar ist.
6. 6. Bremseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bremseinrichtung (16) eine Anzahl von Reibungsscheiben (45) enthält, welche zum Ausüben einer Bremswirkung durch die Federanordnung (52) in gegenseitige Anlage belastet sind, und daß die Auslöseeinrichtung eine Betätigungseinrichtung zum Freigeben der Scheiben durch Verringerung oder Aufhebung der Federbelastung sowie eine Einrichtung (22, 32) zum direkten Umwandeln des Drehmoments der Eingangswelle (20) in der Absenkrichtung in eine Axialbewegung der Betitigungseinrichtung (60, 54) zum Freigeben der Reibungsscheiben aufweist.
7. Bremseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einrichtung zum Umwandeln des Drehmoments wenigstens eine in einer zur Drehachse der Eingangswelle (20) parallelen Richtung geneigte Oberfläche aufweist, sowie entlang der geneigten Oberflache bewegbare kraftübertragende Einrichtungen (58), welche in Axialrichtung bewegbar und mit der Betätigungseinrichtung für die Bremse (16) gekoppelt sind, so daß die Drehung der Eingangswelle in der Absenkrichtung in eine Axialbewegung der Betätigungseinrichtung zum Freigeben der Reibungsscheiben (45) umwcandelb.ar ist,
8. 8. Bremseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einrichtung zum Umwandeln des Drehmoments mehrere in gegenseitigen Umfangsabständen angeordnete geneigte Oberflächen (25) aufweist, und daß die entlang den geneigten Oberflächen bewegbaren kraftübertragenden Einrichtungen eine Anzahl Nugeln (,8) sowie mehrere den ersten gegenüberliegende zweite geneigte Oberflächen (35) aufweist, wobei die Kugeln zwischen den geneigten Oberflächen angeordnet sind.