Die vorliegende Erfindung betrifft eine Freifallwinde mit einer Trommel, die von einem Windenantrieb rotatorisch antreibbar ist, wobei eine Freifallbremse zum Abbremsen der Trommel im Freifallbetrieb vorgesehen ist.

Freifallwinden werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, bei denen das auf der Trommel der Winde aufgewickelte Seil bzw. ein anderes Zug- bzw. Hubmittel wie beispielsweise ein Gurt mit hohen Geschwindigkeiten über längere Strecken abgespult bzw. abgelassen werden soll, wobei die Trommel mehr oder minder widerstandslos im Leerlauf oder ggf. auch unter leichter Bremsung durch die Getriebewiderstände rotiert. Ein solches Abspulen wird bisweilen als„freier Fall" bezeichnet. Dabei ist es zumindest am Ende des freien Falles notwendig, die Seiltrommel reiativ rasch abzubremsen, um ein unkontrolliertes weiteres Abspulen des Seils und damit einhergehend Schlaffseil auf der Windentrommel und ein unsauberes, wirres Setibild zu vermeiden.

Solche Freifallwinden können beispielsweise bei Seilbaggem eingesetzt werden, wenn zum Bodenverdichten eine Verdichtermasse im freien Fall auf den Boden fallengelassen wird. Hierzu werden beispielsweise bei an Trommeln verwendeten Planetengetrieben einzelne Planetenstufen entkoppelt, so dass die Verdichterlast mit möglichst hoher Fallenergie auf den Boden gelangt. Kurz vor dem Auftreffen auf den Boden muss jedoch die Freifallbremse angebremst werden, um kein Schlaffseil auf der Windentrommel entstehen zu lassen. Dieser Vorgang wird in kurzen Abständen zyklisch wiederholt, wodurch sich das Kühlöl der Freifallbremse und die Reibwerte der Bremskörper verändern. Dementsprechend muss der Baggerführer das Einbremsen der Freifalfwinde immer wieder neu anpassen.

Ebenso wird beim Arbeiten mit einer Schleppschaufel diese durch Drehung des Seilbagger-Oberwagens - ähnlich dem Auswerfen eines Angelhakens mit einer Angel - in einen Baggersee geworfen, um z.B. Kies zu fördern. Beim Auftreffen der Schlepperschaufel auf die Wasseroberfläche muss die zuvor freigeschaltete Trommel eingebremst werden, um Schlaffseil zu vermeiden.

Bei Schlitzwandgreifem, mittels derer sehr tiefe Fundamente gegraben werden, erfolgt das Ablassen des Greifers mit hoher, kontrollierter Fallgeschwindigkeit, wobei hier schon während des Ablassens zum Kontrollieren der Fallgeschwindigkeit diese durch Anbremsen der Freifallbremse kontrolliert werden muss. Auch hier kommt es durch eine Erwärmung des Systems und eine Veränderung der Reibwerte der Bremskörper dazu, dass die Bremskraft der Freifallbremse nachjustiert werden muss, um das Seil mit dem daran angelenkten Greifer mit gewünschter Geschwindigkeit abzulassen und dabei eine gewissen Seilspannung aufrecht zu erhalten.

Auch bei diversen Handlingsarbeiten ist es wünschenswert, das Seil von der Freifallwinde leichtgängig von Hand abziehen zu können, beispielsweise um das Seil an verschiedenen Gerätschaften zu befestigen. Dabei müssen auch bei geöffneter Freifallbremse Reibungskräfte im Inneren der Winde beispielsweise im Bereich eines Getriebes, über das der Windenantrieb die Trommel antreibt, und im Bereich der Freifallbremse selbst überwunden werden. Insbesondere bei kaltem Schmiermittel mit entsprechend hoher Viskosität ist dies händisch kaum machbar, so dass eine Unterstützung durch den Windenantrieb wünschenswert wäre, wobei diese Antriebsunterstützung des händischen Abziehens in der benötigten Größe jedoch von der Temperatur des Schmiermittels abhängt. Während bei kaltem Schmiermittel eine stärkere Unterstützung benötigt wird, kann eine motorische Abzugsunterstützung in derselben Stärke bei erwärmtem Schmiermittel mit nur noch niedriger Viskosität zu einem unerwünscht schnellen Abspulen führen.

Eine Freifallwinde der eingangs genannten Art zeigt beispielsweise die Schrift EP 0 538 662 B1 , bei der der Windenantrieb die Trommel über ein zweistufiges Planetengetriebe antreibt, das im Inneren der Trommel aufgenommen ist. Ein Sonnenrad einer der Planetenstufen kann dabei von dem Windenantrieb angetrieben und andererseits von einer Haltebremse blockiert werden. Ein Planetenträger einer der Planetenstufen ist über eine Welle aus dem gegenüberliegenden Ende der Trommel herausgeführt, um dort von einer Freifallbremse gebremst werden zu können, die sich am Gegenlagerschild abstützt.

Ferner sind auch Freifallwinden bekannt, die mit nur einer Bremse arbeiten und die Haltebremse gleichzeitig als Freifallbremse nutzen. Die DE 3 223 632 C2 zeigt beispielsweise eine Freifallbremse, deren Trommel von einem Hydraulikmotor über ein zweistufiges Planetengetriebe angetrieben wird, wobei das für beide Planetenstufen gemeinsame Hohlrad mit einem Bremsschild verbunden ist, an dem die direkt auf die Bordscheibe der Seiltrommel einwirkende Trommelbremse befestigt ist. Bei geschlossener Bremse wird das Drehmoment über die Bremse auf die Seiltrommel übertragen und damit die Verbindung zwischen Motor und Seiltrommel erreicht, während bei geöffneter Bremse das Planetengetriebe von der Seiltrommel abgekoppelt wird. Das beschriebene Kühlproblem besteht bei dieser Bremsenanordnung jedoch weiter. Zudem müssen zum Festhalten der Seiltrommel im Lastbetrieb, beispielsweise beim Festhalten einer angehobenen großen Last, hohe Bremskräfte aufgebracht werden, die über die Bordscheibe, an der die Bremse angreift, auf den Trommelmantel übertragen werden müssen.

Aus der Schrift DE 101 16 342 C2 ist eine Kelly-Winde bekannt, bei der beim Abspulen des Seils der Seilzug bzw. ein damit einhergehendes Drehmoment an der Trommel überwacht wird. Hierzu ist der Windenantrieb grundsätzlich drehbar an der Trommel gelagert, aber über eine hebeiförmige Drehmomentstütze am Gesteil abgestützt, wobei eine Messeinrichtung die Belastung der Drehmomentstütze erfasst, um das abgestützte Drehmoment zu bestimmen. Der Windenantrieb wird in Abhängigkeit der erfassten Belastung der Drehmomentstütze so angesteuert, dass eine gewisse Belastung der Drehmomentstütze nicht unterschritten und somit ein damit einhergehendes Drehmoment an der Trommel und damit korrespondierend eine Restzugkraft am Seil aufrecht erhalten wird, um Schlappseil zu verhindern.

Weiterhin zeigt die Schrift DE 10 2014 109 918 A1 ein Bohrgerät, dessen Bohrwerkzeug entlang eines Masts durch eine Winde abgelassen werden kann. Eine die Winde antreibende Hydraulikpumpe wird dabei in Abhängigkeit einer Seilzugkraft angesteuert, die mittels eines Kraftmessbolzens an einer Umlenkrolle des Seils gemessen wird.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Freifallwinde der eingangs genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere soll unabhängig von Schwankungen in der Schmiermitteltemperatur und -Viskosität und sich verändernden Reibwerten der Freifallbremsbeläge ein stabiler Freifallbetrieb ermöglicht werden. Ferner soll vorteilhafterweise ein Überlastschutz der Winde im Freifallbetrieb sowie ein einfacher Handabzugsbetrieb ermöglicht werden.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine Freifallwinde gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 20 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Es wird also vorgeschlagen, an der Freifallwinde im Freifallbetrieb wirkende Drehmomente zu erfassen und in Abhängigkeit hiervon die Stellkraft der Freifallbremse anzupassen. Durch die Berücksichtigung des tatsächlich wirkenden, aktuellen Drehmoments an der Freifallwinde können Stör- bzw. Einflussgrößen, die den Freifallbetrieb in unerwünschter Weise beeinflussen, kompensiert und ein stabiler Freifallbetrieb erreicht werden. Erfindungsgemäß wird mittels einer Erfassungseinrichtung ein an der Freifallwinde wirkendes Drehmoment, das vom Freifallbremsmoment abhängt, erfasst und von einer Steuereinrichtung eine Bremsstellkraft, mit der die Freifallbremse betätigt wird, in Abhängigkeit des erfassten Drehmoments gesteuert bzw. angepasst. Insbesondere kann hierdurch bei sich verändernder Schmiermitteltemperatur und -Viskosität oder nachlassenden Reibwerten der Freifallbremse die Betätigungskraft nachgesteuert werden, um ein gewünschtes Niveau des Freifallbremsmoments aufrecht zu erhalten.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird hierbei eine Regelstrecke aufgebaut, wozu die genannte Steuereinrichtung einen Reglerbaustein umfassen kann, der die Bremsstellkraft der Freifallbremse in Abhängigkeit des erfassten Drehmoments und einer vorgebbaren Soll- und/oder Führungsgröße regelt. Der genannte Reglerbaustein kann hierbei beispielsweise ein Sollbremsmoment berücksichtigen, und die Bremsstellkraft so einregeln, dass eine Abweichung zwischen dem erfassten Drehmoment und dem gewünschten Sollmoment möglichst klein wird bzw. bleibt. Das genannte Sollbremsmoment kann dabei beispielsweise von der Stellung eines Bremspedals oder eines Bremshebels vorgegeben werden, wobei die Betätigungskraft der Freifallbremse nicht mehr von der Pedal- bzw. Hebelkraft zwangsgesteuert im Sinne einer Zwangskoppelung zwischen Bremsaktor und Bremspedal ist. Der Stellweg und/oder die Stellkraft, mit der das Bremspedal oder der Bremshebel betätigt wird, wird erfasst und gibt das gewünschte Sollbremsmoment vor, wobei der genannte Reglerbaustein die Betätigungskraft der Bremse dann so einregelt, dass das tatsächlich erzielte Ist- Bremsmoment möglichst nahe an das gewünschte Soll-Drehmoment kommt.

Alternativ oder zusätzlich kann der genannte Reglerbaustein als Führungsgröße auch eine Trommeldrehgeschwindigkeit und/oder eine Seilablaufgeschwindigkeit berücksichtigen und die Bremsstellkraft der Freifalibremse so einregeln, dass eine gewünschte Trommeldrehzahl und/oder Seilablaufgeschwindigkeit mit möglichst kleiner Abweichung eingehalten wird. Hierzu kann die tatsächliche Trommeldrehzahi und/oder die tatsächliche Seilablaufgeschwindigkeit mittels eines Drehzahlerfassers oder eines Geschwindigkeitserfassers erfasst werden.

Um eine möglichst exakte Erfassung des von der Freifallbremse induzierten Drehmoments zu gewährleisten, kann das Drehmoment direkt am Antriebsstrang, mit dem die Trommel angetrieben wird, und/oder direkt an der Freifallbremse und/oder direkt an einer zusätzlich vorhandenen Haltebremse erfasst werden, wobei die Drehmomenterfassungseinrichtung vorteilhafterweise direkt dem genannten Antriebsstrang und/oder direkt der Freifallbremse und/oder direkt der Haltebremse zugeordnet sein kann.

Insbesondere kann die Drehmomenterfassungseinrichtung einen in den Windenantrieb integrierten, dessen Antriebwelle zugeordneten Drehmomentsensor zum Erfassen des Antriebswellendrehmoments des Windenantriebs aufweisen. Beispielsweise kann der Drehmomentsensor im Inneren des Motorgehäuses angeordnet oder an einem aus dem Motorgehäuse heraustretenden Wellenstumpf drehfest angeschlossen sein, wobei der Drehmomentsensor beispielsweise einen Torsionsmesser zum Messen der an der Antriebswelle auftretenden Torsion aufweisen kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein solcher Drehmomentensensor auch einer Getriebeeingangswelle zugeordnet sein, die von dem Windenantrieb angetrieben wird und Teil eines Getriebes ist. über das die Antriebsbewegung des Windenantriebs auf die Trommel übertragen wird.

Eine solche in den Windenantriebsmotor und/oder das Getriebe integrierte Anordnung des Drehmomentsensors kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die Freifallbremse dem Antriebsstrang zugeordnet ist und/oder einen Teil des Antriebsstrangs bildet und/oder so angeordnet ist, dass die Freifallbremse drehmoment- und/oder kraftübertragend ist, um die Antriebskraft bzw. das Antriebsmoment des Windenantriebs auf die Trommel zu übertragen. Beispielsweise kann die Freifallbremse ein Getriebeelement im normalen Windenbetrieb festhalten und/oder relativ zur Trommel festsetzen, so dass das Antriebsmoment des Windenantriebs auf die Trommel übertragen wird, während bei geöffneter Freifallbremse das besagte Getriebeelement freigegeben und der Antriebsstrang zwischen Windenantrieb und Trommel unterbrochen ist.

Beispielsweise kann bei Ausbildung des genannten Getriebes als Planetengetriebe die Freifallbremse ein Sonnenrad oder ein Hohlrad einer Planetenstufe in der genannten Weise festhalten oder freigeben, um die Antriebsbewegung des Windenantriebs auf die Trommel zu übertragen oder nicht zu übertragen.

Der genannten Anordnung des Drehmomentsensors an der Motorweile und/oder der Getriebeeingangswelle liegt dabei die Überlegung zugrunde, dass die Summe aller Drehmomente am Getriebe, das die Antriebsbewegung des Windenantriebs auf die Trommel überträgt, 0 sein muss, woraus folgt, dass das von dem Drehmomentsensor gemessene Drehmoment an der Motorantriebswelle und/oder der Getriebeeingangswelle dem Freifallbremsmoment entspricht, wenn die Freifailbremse im Freifallbetrieb ein entsprechendes Bremsmoment bereitstellt.

Alternativ oder zusätzlich kann ein Drehmomentsensor an einer Haltebremse angeordnet werden, um das Reaktionsmoment der Haltebremse zu bestimmen, das im Freifallbetrieb an der Haltebremse induziert wird. Hierzu kann die genannte Haltebremse an sich drehbar gelagert und durch ein Abstützelement abgestützt sein, so dass durch einen diesem Abstützelement zugeordneten Kraftmesser bzw. ein dem Abstützelement zugeordneten Drehmomentsensor das induzierte Reaktionsmoment bestimmt werden kann.

Vorteilhafterweise kann hierbei der Windenantrieb mit der genannten Haitebremse verbunden, insbesondere an dem durch das genannte Abstützelement abgestützten Teil der Haltebremse befestigt sein, so dass die Reaktionskraft bzw. das Reaktionsmoment an der Abstützung der Haltebremse sowohl bei geschlossener Haltebremse als auch bei geöffneter Haltebremse das gewünschte Drehmomentsignal bereitstellt. Ist die Haltebremse geöffnet, gibt der Drehmomentsensor das über den Motor induzierte Reaktionsmoment, das in den abgestützten Teil der Haltebremse eingeleitet wird, wieder. Alternativ oder zusätzlich zu einem Drehmomentsensor an der Haltebremse und/oder an dem Windenantrieb und/oder an dem Getriebe kann ein Drehmomentsensor auch direkt der Freifallbremse zugeordnet sein, um direkt das von der Freifalibremse bereitgestellte Bremsmoment zu erfassen. Hierzu kann die Freifailbremse an sich drehbar gelagert und durch eine Abstützung gegenüber Verdrehung abgestützt werden. Der genannten Abstützung wird der Drehmomentsensor beispielsweise in Form eines Kraftmessers zugeordnet, um aus der Reaktionskraft bzw. dem Reaktionsmoment an der Abstützung das Freifall- Bremsmoment zu bestimmen.

Alternativ oder zusätzlich kann das zu erfassende Drehmoment auch an einem der beiden Lagerschilde der Freifallwinde erfasst werden und zur Steuerung bzw. Regelung der Freifallbremse verwendet werden.

Auch wenn durch die Erfassung der von der Freifallbremse induzierten Drehmomente an der Winde und deren Berücksichtigung beim Ansteuern der Stellkraft der Freifallbremse unerwünschte Einflüsse wie Temperatur- und Viskositätsänderung des Kühlmittels der Winde kompensiert werden können, kann es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft sein, eine übermäßige Erhitzung bzw. übermäßige Temperaturschwankungen an der Freifallwinde und den Bremselementen der Freifallbremse von vornherein zu vermeiden. Hierzu kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, die Freifallbremse so anzuordnen, dass sich die Freifallbremse im Windenbetrieb mitdrehen kann und/oder der Gegenlagerschild auch bei festgestellter Freifallbremse drehen lässt. Hierzu wird die Freifallbremse nicht mehr wie bislang üblich rotatorisch fest am Gegenlagerschild abgestützt, sondern im Inneren der Trommel zwischen Trommel und Windenantrieb sowie Haltebremse angeordnet. Insbesondere kann die Freifallbremse zwischen Windenantrieb und Haltebremse einerseits und Trommel andererseits derart angeordnet sein, dass bei geöffneter Freifallbremse die Trommel vom Windenantrieb und von der Haltebremse abgekoppelt ist und sich gegenüber dem Windenantrieb und der Haltebremse im Leerlauf drehen lässt. Insbesondere ist die Freifallbremse derart angeordnet, dass stets zumindest ein Teil der Freifallbremse mit der Trommel und/oder mit dem Windenantrieb mitdreht. Im Gegensatz zu am Gegenlagerschild stehend angeordneten Freifalibremsen kann durch das kontinuierliche Mitlaufen der Freifallbremse eine sehr viel bessere Kühlung erzielt werden, da das die Freifallbremse umspülende Kühlfluid stetig umgewälzt wird oder zumindest eine Zwangskonvektion erzielt wird, wenn keine Flüssigkeitsumspülung der Freifallbremse vorliegt. Gleichzeitig wird durch die rotatorische Abkoppelung der Freifallbremse vom Gegenlagerschild vermieden, dass das Bremsmoment der Freifailbremse über den Gegenlagerschild abgetragen werden muss. Dementsprechend kann der Gegenlagerschild nur für seine Lagerfunktion ausgelegt und weniger massiv ausgebildet werden. Gleichzeitig kann der Gegenlagerschild auch bei geschlossener Freifailbremse verdreht werden, was die Montage der Winde wesentlich vereinfacht.

In Weiterbildung der Erfindung kann eine Hälfte der Freifailbremse drehfest mit der Seiltrommel verbunden sein und die andere Hälfte der Freifailbremse mit einem Getriebeelement des Getriebes drehfest verbunden sein, so dass sowohl bei geöffneter als auch bei geschlossener Freifailbremse stets zumindest ein Teil der Freifailbremse mit der Trommel mitdrehend ausgebildet ist. Die drehfeste Verbindung der einen Freifallbremsenhäifte mit der Seiltrommel kann dabei durch direktes Befestigen an der Seiltrommel oder durch indirektes Befestigen über ein drehfest mit der Seiltrommel verbundenes Zwischenteil erfolgen.

Insbesondere ist die genannte Freifailbremse im Inneren des Trommelmanteis der Trommel aufgenommen und mit einem Freifallbremsenaußenteil am Trommelmantel oder einem damit starr verbundenen Mantelanbauteil befestigt, so dass sich der genannte Freifallbremsenaußenteil stets mit dem Trommelmantel mitdreht. Durch die Anordnung im Inneren des Trommelmantels kann die Freifailbremse in einem dort vorgesehenen Ölbad bzw. Kühlfluidbad laufen, das vorteilhafterweise auch dazu verwendet werden kann, um das Getriebe zu schmieren und/oder zu kühlen, wenn das Getriebe vorteilhafterweise gleichzeitig im Inneren des Trommelmantels aufgenommen ist. Hierdurch kann eine besonders effiziente Kühlung der Freifallbremse erzielt werden.

Das genannte Getriebe, über das der Windenantrieb die Trommel antreibt, kann dabei vorteilhafterweise ein ein- oder mehrstufiges Planetengetriebe umfassen, das im Inneren der Trommel aufgenommen sein kann. Ein Freifalibremseninnenteil kann vorteilhafterweise mit einem Planetengetriebeelement drehfest verbunden sein, um mit dem besagten Planetengetriebeelement mitzudrehen. Je nach Ausbildung des Planetengetriebes können dies verschiedene Planetengetriebeelemente sein.

Die Freifallbremse kann vorteilhafterweise über eine Betätigungseinheit betätigt, d.h. gelöst und/oder festgestellt werden, die auf einer dem Windenantrieb und/oder der Haltebremse gegenüberliegenden Seite der Trommel angeordnet sein kann.

Vorteilhafterweise ist die genannte Betätigungseinheit dabei drehbar an einem Gegenlagerschild abgestützt und/oder in sich verdrehbar ausgebildet, so dass zumindest ein Teil der genannten Betätigungseinheit auch bei angezogener Freifallbremse gegenüber dem Gegenlagerschild frei drehbar ist. Hierdurch wird kein Drehmoment auf den genannten Gegenlagerschild übertragen bzw. daran abgestützt.

Um die Einleitung der axialen Stellkräfte der Betätigungseinheit auf den Gegenlagerschild zu vermeiden, kann die Betätigungseinheit auch an der Trommel selbst axial abgestützt sein.

Vorteilhafterweise erstreckt sich die genannte Betätigungseinheit zumindest teilweise, vorzugsweise mit einem überwiegenden Teil innerhalb der Trommel.

Die genannte Freifallbremse kann vorteilhafterweise als Lamellenbremse ausgebildet sein, wobei ein erster Lamellensatz drehbar an der Trommel befestigt sein kann und ein zweiter Lamellensatz drehfest mit einem Getriebeelement verbunden sein kann. Die ineinander greifenden Lameflensätze können vorteilhafterweise quer, insbesondere senkrecht zur Drehachse der Trommel angeordnet und/oder im Inneren des Trommelmantels aufgenommen sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 : eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, bei der ein Drehmomentsensor in den Windenantrieb integriert ist und in Abhängigkeit des erfassten Drehmoments die Stellkraft der Freifalibremse geregelt wird,

Fig. 2: eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung, bei der ein Drehmomentsensor einer Haltebremse zugeordnet ist und das Reaktionsmoment an einer Haltebremse erfasst, wobei die Teilansicht (a) einen Längsschnitt der Freifallwinde und die Teilansicht (b) eine Frontansicht auf den Abstützhebel der Haltebremse und der diesem zugeordneten Kraftmessdose zeigt,

Fig. 3: eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung, bei der ein Drehmomentsensor einer Haltebremse zugeordnet ist und das Reaktionsmoment an einer Haltebremse erfasst, wobei die Teilansicht (a) einen Längsschnitt der Freifallwinde und die Teiiansicht (b) eine Frontansicht auf den Abstützhebel der Haltebremse und der diesem zugeordneten Kraftmessdose zeigt, wobei im Vergleich zur Fig. 2 der Motor nicht ortsfest eigenständig gelagert, sondern an dem abgestützten Teil der Haltebremse befestigt ist,

Fig. 4: eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung, wobei ein Drehmomentsensor direkt der Freifallbremse zugeordnet ist, wobei die Teilansicht (a) einen Längsschnitt durch die Freifailwinde und die Teilansicht (b) eine Draufsicht auf den Abstützhebel der Freifallbremse zeigt, dem eine Kraftmessdose zum Erfassen des Reaktionsmoments zugeordnet ist,

Fig. 5: eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung, bei der ein Drehmomentsensor einer Haltebremse zugeordnet ist und das Reaktionsmoment an einer Haltebremse erfasst, wobei die Teilansicht (a) einen Längsschnitt der Freifallwinde und die Teilansicht (b) eine Frontansicht auf den Abstützhebel der Haltebremse und der diesem zugeordneten Kraftmessdose zeigt, wobei die Haltebremse auf der dem Motor gegenüberliegenden Windenseite angeordnet und durch eine Hohlwelle hindurch mit der Getriebeeingangswelle bzw. der Motorabtriebswelle verbunden ist,

Fig. 6: eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung, wobei der Drehmomentsensor einem Lagerschild der Winde zugeordnet ist, welches das Freifallbremsmoment und/oder ein hiervon induziertes Reaktionsmoment eingeleitet wird, und

Fig. 7: eine schematische Schnittansicht einer Freifallwinde nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung mit einer nicht ortsfesten Freifallbremse.

Wie Fig. 1 zeigt, umfasst die Freifallwinde 1 eine Trommel 2, die einen etwa zylindrischen Trommelmantel 3 besitzt, auf den ein Seil 4 aufwickelbar ist. Der genannte Trommelmantel 3 kann hierzu auf seiner Außenseite Seilrillen aufweisen, um das Seil 4 kontrolliert auf der Trommel 2 aufzuwickeln. Der genannte Trommelmantel 3 ist seitlich bzw. an seinen Enden jeweils durch eine Bordscheibe 5 eingefasst, die sich quer zur Längsachse des Trommelmantefs 3 erstrecken und über dessen Außenmaß vorspringen.

Die Trommel 2 ist parallel zur Längsachse des zylindrischen Trommelmantels 3 drehbar gelagert. Hierzu können ein paar Lagerschilde 6 und 7 vorgesehen sein, an denen die Trommel 2 drehbar gelagert ist. Die Lagerschilde 6 und 7 selbst sind an einer Basisstruktur montiert, auf der die Seilwinde Verwendung finden soll, beispielsweise der Oberwagen eines Seilbaggers.

Die Seilwinde umfasst weiterhin einen Windenantrieb 8 beispielsweise in Form eines Elektromotors oder eines Hydraulikmotors, der an einer Seite der Trommel 2, beispielsweise außerhalb des dort vorgesehenen Lagerschilds 6 angeordnet und ortsfest gelagert, beispielsweise an dem besagten Lagerschild abgestützt sein kann.

Der Windenantrieb 8 kann dabei über ein Getriebe 9 die Trommel 2 rotatorisch antreiben, wobei das genannte Getriebe 9 vorteilhafterweise ein Planetengetriebe umfassen kann, das ein- oder mehrstufig ausgebildet sein kann.

Wie Fig. 1 zeigt, kann das genannte Getriebe 9 im Inneren des Trommelmantels 3 aufgenommen sein, so dass sich der Windenantrieb 8 und der überwiegende Teil des Getriebes 9 auf gegenüberliegenden Seiten des Lagerschilds 6 erstrecken.

Beispielsweise kann der Windenantrieb 8 ein Sonnenrad einer im Inneren des Trommelmantels 3 angeordneten Planetenstufe antreiben, deren Planetenträger mit dem Sonnenrad einer weiteren Planetenstufe gekoppelt sein kann. Dabei kann das Planetengetriebe 2 oder 3 oder auch mehr Planetenstufen aufweisen, um das gewünschte Übersetzungsverhältnis zu erzielen.

Um die Seilwinde unter Last festhalten bzw. feststellen zu können, ist eine Haltebremse 10 vorgesehen, die an dem Windenantrieb 8 angreifen kann. Vorteilhafterweise kann die Haltebremse 10 auf der dem genannten Getriebe 9 abgewandten Seite des Windenantriebs 8 angeordnet sein, insbesondere koaxial zur Abtriebswelle des Windenantriebs 8. Beispielsweise kann die Haltebremse 10 auf die Motorwelle einwirken, die auf der einen Seite mit dem Sonnenrad der zuvor genannten Planetenstufe verbunden und auf der gegenüberliegenden Seite mit der Haltebremse 10 verbunden sein kann.

Die genannte Haltebremse 10 kann beispielsweise eine Lamellenbremse sein, die durch eine Vorspanneinrichtung beispielsweise in Form einer Federeinrichtung feststellbar und durch Druckmittel lösbar ist.

Wie Fig. 1 zeigt, umfasst die Freifallwinde ferner eine Freifallbremse 1 1 , die beispielsweise auf der dem Windenantrieb 8 gegenüberliegenden Seite der Trommel 2 im Inneren der Trommel 2 angeordnet sein kann. Die Freifallbremse 1 1 kann dabei vorteilhafterweise mit einem Getriebeelement des Getriebes 9 gekoppelt sein, um dieses Getriebeelement festzuhalten oder freizugeben, so dass die Trommel 2 über das Getriebe 9 mit dem Windenantrieb 8 gekoppelt ist oder gegenüber diesem im Leerlauf drehbar ist.

Hierfür bestehen grundsätzlich verschiedene Optionen. Beispielsweise kann die Freifallbremse 1 1 ein Getriebeelement blockieren bzw. festhalten. Beispielsweise kann ein Sonnenrad des Planetengetriebes oder ein Hohlrad des Planetengetriebes am Gegenlagerschild 7 festgehalten bzw. blockiert werden, so dass sich das Getriebeelement nicht mehr drehen lässt und die Antriebsbewegung auf die Trommel übertragen wird. In diesem Fall nimmt der Gegenlagerschild 7 das entsprechende Drehmoment auf. Wird das besagte Sonnenrad oder Hohlrad freigegeben, kann das Planetengetriebe sozusagen durchdrehen und die Trommel lässt sich gegenüber dem Motor im Leerlauf drehen, in dem nur der Drehwiderstand des Getriebes überwunden werden muss.

Alternativ hierzu kann das besagte Getriebeelement, beispielsweise das genannte Sonnenrad oder das genannte Hohlrad an der Trommel 2 selbst festgehalten werden, so dass es sich mit der Trommel 2 dreht, wenn die Freifallbremse 11 geschlossen ist. Eine solche Ausbildung - die im Übrigen sehr ähnlich der Ausführung nach Fig. 1 ist - zeigt beispielsweise die Fig. 7. Dort koppelt die Freifalibremse 11 das genannte Getriebe 9 mit der Trommel 2, so dass die Freifallbremse 11 im Kraftfluss zwischen Windenantrieb 8 und Trommel 2 angeordnet ist.

Insbesondere kann die genannte Freifallbremse 11 gemäß Fig. 7 ein Getriebeelement des Getriebes 9 mit der Trommel 2 verbinden, so dass bei geschlossener Freifalibremse 11 das genannte Getriebeelement die Trommel 2 antreiben kann und bei geöffneter Freifalibremse 11 die Trommel 2 im Leerlauf vom Getriebe 9 abgekuppelt gedreht werden kann.

Vorteilhafterweise kann die Freifalibremse 11 ein Hohlrad 12 des Planetengetriebes mit dem Trommelmantel 3 kuppeln, so dass - bei geöffneter Freifalibremse 11 - ein Teil der Freifalibremse 11 mit dem Trommelmantel 3 mitdreht und der andere Teil der Freifalibremse 11 sich mit dem Hohlrad 12 mitdreht, sofern sich das besagte Hohlrad 12 dreht. Wie Fig. 1 zeigt, kann das genannte Hohlrad 12 eine zylindrische Verlängerung 12a aufweisen, die als Bremsträger fungieren kann und am Trommelmantel 3 drehbar abgestützt sein kann. Ein Frerfallbremseninnenteil 11 i kann an dem genannten Hohlradzylinder 12a drehfest befestigt sein, während ein Freifalibremsenaußenteil 11a drehfest an der Innenmantelseite des Trommelmantels 3 oder einem damit starr verbundenen Zwischenteil befestigt sein kann.

Wie Fig. 7 zeigt, kann die Freifalibremse 11 vorteilhafterweise als Lamellenbremse ausgebildet sein, deren zwei ineinander greifende Lamellensätze quer zur Drehachse der Trommel 2 angeordnet sind. Ein erster Lamellensatz kann drehfest an der Innenseite des Trommelmantels 3 befestigt sein, während ein zweiter Lamellensatz drehfest mit dem Hohlrad 12 oder einem anderen Getriebeelement gekoppelt ist. Die Freifallbremse 11 kann vollständig im Inneren des Trommelmantels 3 aufgenommen sein.

Die Freifallbremse 11 kann durch eine Betätigungseinrichtung 13 betätigt, d.h. gelöst und/oder festgestellt werden, die sich vorteilhafterweise ebenfalls zumindest überwiegend im Inneren des Trommelmantels 3 erstrecken kann. Die genannte Betätigungseinrichtung 13 kann eine Vorspanneinrichtung 14 umfassen, die die Freifallbremse 11 unter Vorspannung festsetzt. Die genannte Vorspanneinrichtung 14 kann beispielsweise eine Federeinrichtung umfassen, die die Lamellen der Freifallbremse 11 axial vorspannen kann, vgl. Fig. 1.

Eine Druckmitteleinrichtung zum Lösen der Vorspannung kann eine Kolben- Zylindereinheit 15 umfassen, die einerseits mit dem Freifallbremseninnenteil 11 i und andererseits mit dem Freifallbremsenaußenteil 11a gekoppelt ist, um die beiden Bremsenteile gegeneinander zu spannen bzw. voneinander zu lösen, wobei die Wirkrichtung der Kolbenzylindereinheit 15 beispielsweise axial, also im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Trommel 2 sein kann.

Die genannte Kolbenzylindereinheit 15 kann ebenfalls zumindest teilweise im Inneren der Trommel 2 aufgenommen sein. Unabhängig hiervon kann die Kolbenzylindereinheit 15 drehbar gegenüber der Trommel 2 gelagert sein und/oder sich daran axial abstützen, so dass Bremskräfte direkt an der Trommel 2 abgestützt werden, vgl. Fig. 7. Insbesondere bleibt der Gegenlagerschild 7 frei drehbar ungeachtet davon, ob die Freifallbremse 11 festgestellt oder gelöst ist. Der Gegenlagerschild 7 braucht keine Reaktionsmomente aufnehmen, auch wenn die Freifallbremse eingebremst wird.

Im normalen Hubbetrieb bleibt die genannte Freifallbremse 11 geschlossen, so dass der Windenantrieb 8 das als Planetengetriebe ausgebildete Getriebe 9 antreiben kann, wobei die Drehbewegung des Getriebes 9 auf die Trommel 2 gegeben wird. Bei der Ausbildung gemäß Fig. 7 dreht sich die Freifallbremse 11 im normalen Hubbzw. Windenbetrieb mit der Drehzahl der Trommel 2 mit, so dass die Lamellen der Freifallbremse 11 im Ölbad umwälzen, das im Inneren der Trommel 2 vorgesehen sein kann, um das Getriebe 9 zu schmieren. Um den Umwälzeffekt zu verstärken, können die Innen- und Außenteile der Freifallbremse 11 mit einer Nutung versehen sein, durch die das Öl bzw. das Kühlfluid die Freifallbremse besser durchspülen kann. Die Freifallbremse 11 kann aber auch stehend am Gegenlagerschild abgestützt sein, wie noch erläutert wird.

Im Freifallbetrieb wird die Freifallbremse 11 gelöst. Gleichzeitig wird der Windenantrieb 8 und/oder die Haltebremse 10 angebremst, so dass die Eingangswelie des Getriebes 9 feststeht. Die Trommel 2 kann sich trotzdem drehen, da durch die gelöste Freifallbremse 11 das besagte Sonnen- oder Hohlrad vom Trommelmantel 3 abgekoppelt ist.

Da im Ergebnis die Summe aller Drehmomente an dem Getriebe 9 Null sein muss, ergibt sich auf der Eingangsseite des Getriebes 9, die mit dem Windenantrieb 8 verbunden ist, ein Drehmoment, das dem Bremsmoment der Freifallbremse 11 entspricht, so dass ein vom Freifallbremsmoment induziertes Drehmoment auch auf der Motorseite gemessen werden kann.

Wie Fig. 1 zeigt, kann insbesondere eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Drehmoments in den Windenantrieb 8 integriert sein, wobei die Erfassungseinrichtung 20 beispielsweise einen Drehmomentsensor 21 aufweisen kann, der auf der Motorwelle sitzen bzw. die Motorwelle umfangssettig zumindest abschnittsweise umgeben kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein Messelement auch im Inneren der Antriebswelle angeordnet sein, wenn die Antriebswelle hohl ausgebildet ist bzw. einen entsprechenden Hohlraum aufweist. Beispielsweise kann der Drehmomentsensor 21 auch an der Schnittstelle zwischen der Motorwelle und der Getriebeeingangswelle liegen. Das von dem Drehmomentsensor 21 erfasste Ist-Moment wird einer Steuervorrichtung 30 zugeführt, mittels derer die Betätigung der Freifallbremse 11 gesteuert bzw. angepasst wird. Insbesondere kann die genannte Steuervorrichtung 30 einen Regler 31 umfassen, der in Abhängigkeit des erfassten Ist-Moments die von der Betätigungseinrichtung 13 aufgebrachte Bremsstellkraft so einregelt, dass das von der Freifallbremse 11 bewirk ^» msmoment möglichst nahe an das gewünschte Soll-Moment herankommt.

Das gewünschte Soll-Bremsmoment kann von einem Bremspedal oder einem Bremshebel vorgegeben werden, dessen Stellweg und/oder Betätigungskraft sensorisch abgefragt werden kann.

Wie Fig. 1 zeigt, kann dem Regler 23 auch eine weitere Führungsgröße zugeführt werden, beispielsweise in Form einer Soll-Drehzahl der Seilwinde, mit der die Trommel 2 im Freifallbetrieb das Seil abspult. Der Regler 31 kann die

Betätigungseinrichtung 13 so ansteuern, dass die erzielte Drehzahl der gewünschten Drehzahl möglichst nahe kommt.

Durch die genannte Regelung bzw. Steuerung kann der Einfluss der Ölviskosität und der Änderung der Reibwerte der Freifallbremse 11 reduziert bzw. bestenfalls gänzlich eliminiert werden. Gegebenenfalls kann auch das manuelle Tätigwerden des Maschinenführers eliminiert werden, insbesondere dahingehend, dass das Bremspedal nicht mehr mehr oder weniger kräftig betätigt werden muss. Beispielsweise kann ein Kontrollsignal„Freifall" eingegeben werden, beispielsweise über ein Touchscreen, woraufhin die Freifallwinde im Freifall betrieben und der Regler 31 die gewünschte Bremskraft einregelt, um eine gewünschte Abzugsgeschwindigkeit bzw. Trommeldrehzahl zu erzielen. Dabei kann auch die Abzugslänge überwacht werden, um beispielsweise gegen Ende des gewünschten Freifalls die Winde wieder abzubremsen.

Wie Fig. 2 zeigt, kann das für die Regelung verwendete Ist-Moment auch an der Haltebremse 10 erfasst werden. Hierzu kann die Haltebremse 10 an sich drehfest gelagert, aber durch eine Abstützung 40 gegenüber Verdrehung abgestützt sein, vgl. Fig. 2. Der Abstützung 40, die die Verdrehung der Haltebremse 10 im Freifallbetrieb abfängt, kann ein Drehmomentsensor 21 beispielsweise in Form einer Kraftmessdose zugeordnet sein, um die Belastung der Abstützung 40 und damit das induzierte Drehmoment zu erfassen.

Der Windenantrieb 8 kann dabei ortsfest gelagert, beispielsweise fest am Lagerschild abgestützt sein.

Der an der Haltebremse 10 erfasste Ist-Wert des Drehmoments wird in ähnlicher Weise wie für Fig. 1 beschrieben der Steuervorrichtung 30, insbesondere deren Regler 31 , zugeführt, um den Freifall-Bremsbetrieb zu regeln.

Fig. 3 zeigt eine ähnliche Ausführung wie Fig. 2, wobei auch hier der Ist-Wert des Drehmoments an der Haltebremse 10 erfasst wird. Die Haltebremse 10 ist hierzu wiederum an sich drehbar gelagert, aber über eine Abstützung 40 abgestützt, so dass durch die Erfassung der Belastung des Abstützarms das an der Haltebremse wirkende Drehmoment erfasst werden kann. Im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 2 ist bei der Ausführung nach Fig. 3 der Windenantrieb 8 jedoch nicht ortsfest gelagert, sondern an der Haltebremse 10 drehfest befestigt, genauer gesagt an dem stehenden Teil der Haltebremse 10, welcher in der zuvor beschriebenen Weise durch die Abstützung 40 gegen Verdrehen abgestützt ist.

Der Vorteil der Ausführung nach Fig. 3 besteht vor allen Dingen darin, dass sowohl bei geschlossener Haltebremse 10 als auch bei geöffneter Haltebremse 10 das induzierte Drehmoment gemessen werden kann. Da der Windenantrieb 8 an der Haltebremse 10 abgestützt ist, wird das vom Motor bzw. Windenantrieb 8 aufgebrachte Drehmoment ebenfalls über die Abstützung 40 abgefangen und von dem zugeordneten Drehmomentsensor 21 gemessen.

Wie Fig. 4 zeigt, kann das zu erfassende Drehmoment auch direkt an der Freifallbremse 11 selbst gemessen werden. Die Freifallbremse 11 kann hierzu an sich drehbar gelagert, jedoch - ähnlich wie zuvor die Haltebremse 10 - durch eine Abstützung 40 gegen Verdrehen abgestützt werden. Die an der Abstützung 50 wirkenden Kräfte können mittels einer Kraftmessdose erfasst werden, so dass die Anordnung aus Kraftmessdose und Abstützung 50 den Drehmomentsensor 21 bildet.

Das an der Freifallbremse 11 gewonnene Drehmomentsignal kann in analoger Weise wie zuvor beschrieben dem Regier 31 zugeführt werden, um die Betätigung der Freifailbremse in gewünschter Weise zu regeln und deren Betätigungseinrichtung 13 anzusteuern.

Wie Fig. 5 zeigt, kann die zuvor beschriebene Haltebremse 10 auch auf der Seite der Freifallbremse 11 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Motorwelle des Windenantriebs 8, der ortsfest bzw. drehfest angeordnet, insbesondere am Lagerschild 6 befestigt sein kann, und/oder die Eingangswelle des Getriebes 9 über eine Hohlwelle auf die gegenüberliegende Windenseite geführt und dort an die Haltebremse 10 angebunden sein, vgl. Fig. 5.

Die Haltebremse 10 kann dabei in ähnlicher Weise wie zuvor bei der Ausführung nach Fig. 2 an sich drehbar gelagert und über eine Abstützung 40 gegen Verdrehen abgestützt sein. Der der Abstützung 40 zugeordnete Drehmomentsensor 21 , der beispielsweise die in Fig. 5 (b) gezeigte Kraftmessdose umfassen kann, erfasst die Belastung an der Abstützung 40 und damit das an der Haltebremse 10 induzierte Drehmoment. Das entsprechende Drehmomentsignal kann in analoger Weise dem Regler 31 zugeführt werden, wie zuvor beschrieben.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführung, gemäß der ein Drehmoment auch an einem der beiden Lagerschilde 6 und 7 gemessen werden kann, wobei in dem in Fig. 6 gezeichneten Ausführungsbeispiel dem Lagerschild 6 der Drehmomentsensor 21 zugeordnet ist. Der Windenantrieb 8 und/oder die Haltebremse 10 sind an dem besagten Lagerschild 6 drehfest angeordnet, so dass an der Haltebremse 10 und/oder an dem Windenantrieb 8 induzierte Drehmomente an dem Lagerschild 6 ein entsprechendes Reaktionsmoment hervorrufen, das durch den Drehmomentsensor 21 gemessen werden kann. Hierzu kann der Lagerschild in der in Fig. 6 (b) gezeigten Weise an sich schwenkbar gelagert sein und durch eine Kraftmessdose abgestützt und gegen Verdrehen gesichert sein. Genauer gesagt kann die genannte Kraftmessdose einem der Lager zugeordnet sein, um dort die wirkende Belastung zu messen, die von einem Drehmoment induziert wird, welches auf den Lagerschild 6 wirkt.

Das von dem Drehmomentsensor 21 in Form der gezeigten Kraftmessdose bereitgestellte Drehmomentsignal kann wiederum in der bereits beschriebenen Weise dem Regler 31 zugeführt werden.

Vorteilhafterweise kann man durch die Messung des Drehmomentes in der Haltebremse folgende Merkmale verbessern bzw. ganz eliminieren.

• Einfluss von Reibwertänderungen (Bremsbelagtemperatur) in der Freifallbremse können durch die Regelung des AnSteuerdruckes kompensiert werden.

• Man ist unabhängig von der Öl Viskosität (und Öltemperatur), weil man diese ebenfalls kompensieren kann.

• Durch die neuartige Messwerterfassung innerhalb des Systems der Seilwinde wird die Erfassung der Kennwerte für die Regelung präziser und unabhängig von Einflussgrößen des Systems.

• Aufbau eines Überlastschutzes für das Gerät ist möglich, weil die Freifallbremse geregelt arbeitet.

Zu hohes Freifallbremsmoment wird erkannt und die Freifallbremse wird geregelt.

• Ein Unterstützungsmodus zum Abziehen des Seiles mit Handkraft z.B. bei Handlingsarbeiten (Motor treibt beim Abziehen mit) kann aufgebaut werden.

• Bereitstellung einer offenen Schnittstelle für zukünftigen Fahrerassistenzsysteme in Bezug auf einen kontrollierten Freifall sind darstellbar. • Der Aufbau einer rückwirkungsfreien Koppelung des Fußpedales (Sollwertvorgabe) mit der Freifallbremse kann vorgesehen werden. Keine mit Muskelkraft vorgegebene betätigte Rückfallebene ist notwendig. Pedalweg und Pedalkraft können als Sollwertvorgabe herausgezogen werden, woraus die Bremsverzögerung bzw. Fallgeschwindigkeit resultiert.

• Eine Integration in den vorhandenen Einbauraum ist möglich. Das bewährte Fretfallbremsenprinzip wird extrem verbessert.

• Eine Neuentwicklung der kostenintensiven Teile ist nicht notwendig.

• Antrieb, Haltebremse und Freifallbremse können sowohl hydraulisch als auch elektrisch betätigt ausgeführt werden.