自由下落绞车的制作方法

本发明涉及一种自由下落绞车，该自由下落绞车包括滚筒，该滚筒可以由绞车驱动器经由变速器旋转地驱动并且可以由止动闸保持，其中，除了止动闸之外，还提供了用于在自由下落操作中使滚筒减速的自由下落刹车器。

背景技术：

自由下落绞车用于缠绕在绞车滚筒上的缆索或其他牵引或提升装置(例如皮带)要在长距离上高速展开或放下的各种应用中，其中滚筒在空转时或多或少没有任何阻力，或者也可能在稍稍刹车时由于变速器的阻力而转动。这种展开有时被称为“自由下落(freefall)”。至少在自由下落结束时，有必要相对快速地使缆索滚筒减速，以避免缆索的进一步不受控制的展开，从而避免绞车滚筒上的缆索松弛以及缆索形象不整洁、混乱。

当压实机质量以自由下落的方式掉落在地面上以进行土壤压实时，这种自由下落绞车可用于例如缆索式挖掘机。为此，例如，在滚筒上使用的行星齿轮变速器中将各个行星级解耦，以便压实机负载以尽可能高的下降能量到达地面。但是，在撞到地面之前不久，必须使自由下落刹车器减速，以免在绞车滚筒上的缆索松弛。

当使用拉铲进行工作时，例如，通过旋转缆索式挖掘机的上架，将拉铲同时扔入采石场，类似于借助钓竿抛下鱼钩，以提取砾石。当拉铲碰到水面时，必须使先前启动的滚筒减速，以免缆索松弛。

在使用隔膜墙抓斗的情况下，通过该抓斗挖出非常深的基础，抓斗的下降必须以受控的高下降速度进行，其中在下降过程中，必须通过使自由下落刹车器减速来控制下降速度以控制抓斗。

各种应用的共同点是，要在很短的时间内吸收高刹车能量，其中在自由下落刹车器上产生的热量在提升操作过程中通过油或流体冷却过程被耗散，这通常比下降的时间更长。然而，取决于自由下落刹车器的构造，将热量散发到冷却流体中不是很容易，特别是当冷却流体不能充分冲洗自由下落刹车器周围时。

此外，这种自由下落绞车存在以下问题：自由下落刹车器的刹车扭矩经常被引入到副护罩中。特别是在自由下落绞车中，其中绞车驱动器和止动闸布置在绞车侧，而自由下落刹车器位于相对的滚筒侧，自由下落刹车器的固定部分与对侧支承罩接合，以便必须通过对侧支承罩消除刹车扭矩，并且对侧支承罩的重量必须相应构造。另外，在绞车的组装过程中，如果不松开自由下落刹车器，则对侧支承罩无法旋转到正确的位置。

例如，在文献ep0538662b1中公开了一种如上所述的自由下落绞车，其中，绞车驱动器经由容纳在滚筒内部的两级行星齿轮变速器驱动滚筒。行星级之一的太阳轮可以通过绞车驱动器驱动，另一方面，可以通过止动闸来阻止。行星级之一的行星架通过轴从滚筒的另一端引出，以便在那里被支撑在对侧支承罩上的自由下落刹车器刹车。

此外，还已知自由下落绞车，其中仅使用一个刹车器，并且同时将止动闸用作自由下落刹车器。例如de3223632c2示出了一种自由下落刹车器，该自由下落刹车器的滚筒由液压电机通过两级行星齿轮变速器驱动，其中，两个行星级共用的齿圈连接至刹车罩，直接作用于缆索滚筒的法兰轮上的滚筒刹车器连接到该刹车罩。当刹车器闭合时，扭矩通过刹车器传递到缆索滚筒，因此实现了电机和缆索滚筒之间的连接，而当刹车器松开时，行星齿轮变速器与缆索滚筒解耦。但是，这种刹车装置仍然存在所述的冷却问题。此外，为了将缆索滚筒保持在负载下，例如在保持较大的提升负载时，必须施加较高的刹车力，该刹车力必须通过刹车器作用在其上的法兰轮传递到滚筒套上。

技术实现要素：

由此出发，本发明的目的是创造一种如上所述的改进的自由下落绞车，该绞车避免了现有技术的缺点并以有利的方式发展了现有技术。特别地，将实现对自由下落刹车器的有效冷却，并且即使不松开自由下落刹车器，也可以容易地组装绞车及其支承罩。

根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的自由下落绞车来实现。本发明的优选方面是从属权利要求的主题。

因此，提出以如下方式布置自由下落刹车器：自由下落刹车器在绞车操作期间也可以旋转和/或即使使用自由下落刹车器也不能旋转对侧支承罩。为此，自由下落刹车器不再像目前为止那样被旋转地牢固地支撑在对侧支承罩上，而是在滚筒与绞车刹车器以及止动闸之间布置在滚筒的内部。根据本发明，自由下落刹车器布置在绞车驱动器与止动闸以及滚筒之间，使得当自由下落刹车器松开时，滚筒与绞车驱动器以及止动闸解耦，并可以相对于绞车驱动器和止动闸空转。

特别地，自由下落刹车器被布置成使得自由下落刹车器总是有至少一部分与滚筒和/或绞车驱动器一起旋转。与固定安装在对侧支承罩上的自由下落刹车器相比，由于自由下落刹车器的连续操作，可以实现更好的冷却效果，因为冲洗自由下落刹车器周围的冷却液稳定地循环，或者在没有流体冲洗自由下落刹车器周围时，至少实现强制对流。同时，通过使自由下落刹车器与对侧支承罩旋转地解耦，避免了必须通过对侧支承罩消散自由下落刹车器的刹车转矩。相应地，对侧支承罩只能针对其支承功能而设计，并且构造得质量较小。同时，当自由下落刹车器闭合时，对侧支承罩也可以旋转，这大大简化了绞车的组装。

在本发明的改进方案中，自由下落刹车器的一半可以不可旋转地连接到缆索滚筒，而自由下落刹车器的另一半可以不可旋转地连接到变速器的传动元件上，从而当自由下落刹车器松开时和自由下落刹车器闭合时，自由下落刹车器总是有至少一部分构造为与滚筒一起旋转。一半自由下落刹车器与缆索滚筒的不可旋转的连接可以通过直接附接到缆索滚筒上或通过经由不可旋转地连接到缆索滚筒的中间部分的间接附接来实现。

特别地，所述自由下落刹车器容纳在滚筒的滚筒套的内部，并附接到滚筒套或通过自由下落刹车器的外侧部分牢固地连接到其上的套附件，使得所述自由下落刹车器的外侧部分始终与滚筒套一起旋转。由于布置在滚筒套的内部中，自由下落刹车器可以在设置在其上的油浴或冷却流体路径中运行，当变速器有利地容纳在滚筒套的内部时，该油浴或冷却流体路径也可以有利地用于润滑和/或冷却变速器。这样，可以实现自由下落刹车器的特别有效的冷却。

绞车驱动器通过其驱动滚筒的所述变速器可有利地包括可容纳在滚筒内部的单级或多级行星齿轮变速器。自由下落刹车器的内侧部分可以有利地不可旋转地连接到行星齿轮传动元件，以便与所述行星齿轮传动元件一起旋转。取决于行星齿轮变速器的构造，该行星齿轮传动元件可以是各种行星齿轮传动元件。

在本发明的一个有利的改进方案中，所述自由下落刹车器的内侧部分可以不可旋转地固定在行星齿轮变速器的齿圈上。这样，由于齿圈形成较大直径的传动元件之一并且靠近滚筒套布置，因此可以实现紧凑的布置，从而自由下落刹车器一方面可以容易地接合滚筒套，并且另一方面接合齿圈。

在行星齿轮变速器的两级或多级构造的情况下，所述齿圈可以形成多个行星级共同的齿圈。

自由下落刹车器的前述内侧部分和外侧部分原则上可以彼此互换，即，自由下落刹车器的内侧部分可以不可旋转地附接到滚筒套，自由下落刹车器的外侧部分可以例如通过相应的安装法兰不可旋转地附接到行星齿轮传动元件。然而，为了实现具有直接的力通量的节省空间的小尺寸布置，以上述方式将自由下落刹车器的外侧部分附接至滚筒套并将自由下落刹车器的内侧部分附接至行星齿轮变速器的齿圈可能是有利的。

自由下落刹车器可以有利地通过致动单元被致动，即被释放和/或被施加，该致动单元可以被布置在滚筒的与绞车驱动器和止动闸相对的一侧上。

有利地，所述致动单元可旋转地支撑在对侧支承罩上和/或构造为自身可旋转，使得所述致动单元的至少一部分也可在施加自由下落刹车器时相对于对侧支承罩自由旋转。因此，没有扭矩传递到所述对侧支承罩或支撑在其上。

有利地，所述致动单元可以包括用于致动自由下落刹车器的可旋转地固定且轴向地可调节的致动缸，该致动缸至少相对于自由下落刹车器的一部分被可旋转地支撑。自由下落刹车器的旋转运动因此不被传递到致动缸，使得该致动缸也不必旋转。

为了避免将致动单元的轴向致动力引入对侧支承罩中，致动单元也可以轴向地支撑在滚筒本身上。

有利地，所述致动单元至少部分地、优选地其主要部分在滚筒内延伸。

所述自由下落刹车器可以有利地构造为多盘刹车器，其中，第一盘组可旋转地附接到滚筒，而第二盘组不可旋转地连接到传动元件。互锁盘组有利地可以横向于、特别是垂直于滚筒的旋转轴线布置和/或可以容纳在滚筒套的内部，其中，所述第一盘组可以不可旋转地附接到滚筒套的内壁上或与其相连的盘支架上。有利地，所述第二盘组可以不可旋转地附接到行星齿轮变速器的齿圈，例如附接到延续所述齿圈的轴向地突出的圆柱状的支架柱头。

附图说明

随后将参考有利的示例性实施例详细解释本发明。在附图中：

图1：示出了根据本发明的有利实施例的具有非平稳自由下落刹车器的自由下落绞车的示意性剖视图。

具体实施方式

如图1所示，自由下落绞车1包括滚筒2，滚筒2具有近似圆柱形的滚筒套3，缆索4可以缠绕在该滚筒套3上。为此，所述滚筒套3可在其外侧上包括缆索槽，以便以受控方式将缆索4缠绕在滚筒2上。所述滚筒套3在侧面并且在其端部分别被法兰轮5包围，法兰轮5横向于滚筒套3的纵向轴线延伸并且突出超过其外部尺寸。

滚筒2平行于圆柱形滚筒套3的纵向轴线可旋转地安装。为此，可以设置一对支承罩6和7，滚筒2可旋转地安装在该对支承罩上。支承罩6和7本身安装在要使用缆索绞车的基础结构上，例如缆索式挖掘机的上架。

缆索绞车还包括绞车驱动器8，例如以电动机或液压电机的形式，绞车驱动器8可以布置在滚筒2的一侧上，例如设置在此处的支承罩6外侧，并且可以被支撑在所述支承罩上。

绞车驱动器8可以经由变速器9旋转地驱动滚筒2，其中，所述变速器9有利地可以包括行星齿轮变速器，该行星齿轮变速器可以是单级或多级构造。

如图1所示，所述变速器9可以容纳在滚筒套3的内部，使得绞车驱动器8和大部分变速器9在支承罩6的相对侧上延伸。

例如，绞车驱动器8可以驱动布置在滚筒套3的内部中的行星级的太阳齿轮，该行星级的行星架可以与另一行星级的太阳齿轮耦接。如图1所示，行星齿轮变速器2或3还可包括更多的行星级，以实现期望的传动比。

为了能够在负载下保持或固定缆索绞车，设置了止动闸10，止动闸10可以接合绞车驱动器8和/或变速器9的元件。有利地，可以将止动闸10布置在绞车驱动器8和所述变速器9之间，特别是与绞车驱动器8的输出轴同轴地位于其电机和变速器9之间。例如，止动闸10可以作用在变速器9的输入轴上，该输入轴可以连接到上述行星级的太阳齿轮。

所述止动闸10例如可以是多盘刹车器，该多盘刹车器可以通过例如弹簧装置形式的预张紧装置施加并且可以通过压力装置释放。所述止动闸10可以布置在支承罩6的外部。

如图1所示，自由下落绞车1还包括自由下落刹车器11，自由下落刹车器11将所述变速器9与滚筒2耦接和/或布置在绞车驱动器8与滚筒2之间的力通量中。

特别地，所述自由下落刹车器11可以将变速器9的传动元件连接至滚筒2，使得当自由下落刹车器11闭合时，所述传动元件可以驱动滚筒2，并且当自由下落刹车器11松开时，滚筒2可以以与变速器9解耦的方式空转。

有利地，自由下落刹车器11可以将行星齿轮变速器的齿圈12与滚筒套3耦接，使得在自由下落刹车器11松开的情况下，自由下落刹车器11的一部分与滚筒套3一起旋转，在齿圈12旋转的情况下，自由落下刹车器11的另一部分与所述齿圈12一起旋转。如图1所示，所述齿圈12可包括圆柱形的延伸部12a，圆柱形的延伸部12a可以用作刹车器支架，并且可旋转地支撑在滚筒套3上。自由下落刹车器的内侧部分11i可以不可旋转地附接至所述齿圈缸12a，而自由下落刹车器的外侧部分11a可以不可旋转地附接到滚筒套3的套内侧或附接到刚性地连接到滚筒套3的中间部分。

如图1所示，自由下落刹车器11可有利地构造为多盘刹车器，该多盘刹车器的两个互锁盘组横向于滚筒2的旋转轴线布置。第一盘组可不可旋转地附接到滚筒套3的内侧，而第二盘组与齿圈12或另一传动元件不可旋转地耦接。

自由下落刹车器11可以完全容纳在滚筒套3的内部。

自由下落刹车器11可以通过致动装置13来致动，即释放和/或施加，致动装置13有利地同样可以至少大部分在滚筒套3的内部延伸。所述致动装置13可以包括预张紧装置14，预张紧装置14在预张紧下施加自由下落刹车器11。所述预张紧装置14例如可以包括弹簧装置，该弹簧装置可以轴向地预张紧自由下落刹车器11的盘。

用于释放预紧力的压力介质装置可以包括活塞缸单元15，活塞缸单元15一方面与自由下落刹车器的内侧部分11i耦接，另一方面与自由下落刹车器的外侧部分11a耦接，以便使两个刹车器部分彼此张紧或彼此释放，其中，例如，活塞缸单元15的作用方向可以轴向地延伸，即基本上平行于滚筒2的旋转轴线。

所述活塞缸单元15同样可以至少部分地容纳在滚筒2的内部。独立于此，活塞缸单元15可以相对于滚筒2可旋转地安装和/或轴向地支撑在滚筒2上，以便刹车力直接支撑在滚筒2上。特别是，无论是施加还是释放自由下落刹车器11，对侧支承罩7都可自由旋转。即使自由下落刹车器减速，支承罩7也不需要吸收任何反作用力矩。

在正常的提升操作中，所述自由下落刹车器11保持闭合，使得绞车驱动器8可以驱动构造为行星齿轮变速器的变速器9，其中，齿圈12的旋转运动经由自由下落刹车器11传递至滚筒2，以使滚筒2以齿圈12的转速被驱动。

因此，在正常的提升或绞车操作中，自由下落刹车器11以滚筒2的转速旋转，使得自由下落刹车器11的盘在油浴中循环，该油浴可设置在滚筒2的内部，以便润滑变速器9。为了增加循环效果，自由下落刹车器11的内侧部分和外侧部分可以设置花键，油或冷却流体可以通过该花键更轻松地冲刷自由下落刹车器。

在自由下落操作中，自由下落刹车器11被释放。同时，绞车驱动器8和/或止动闸10减速，使得变速器9的输入轴静止。变速器9的所述输入轴可以连接至所述太阳轮16，使得所述太阳轮16保持静止。滚筒2仍然可以旋转，因为被释放的自由落下刹车器11将可以形成用于多个行星级的共同齿圈的齿圈12与滚筒套3解耦。