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Hintergrund
der Erfindung
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(a) Umfang der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Rollenspindelgetriebe für einen Aufzug, insbesondere
ein Rollenspindelgetriebe, das mehr Sicherheit gewährleistet
und weiter arbeiten kann, wenn außergewöhnliche Vorfälle sich
im Zusammenhang mit der Rollenmutter ereignen sollte. Insbesondere
handelt es sich bei der Erfindung um ein Getriebe, bei dem eventuelle
Gefahren durch Überprüfung vorhersehbar
sind.
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(b) Beschreibung
der bekannten Ausführungsform
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Bei
den Getriebeanlagen für
Aufzüge
unterscheiden sich vier Arten von einander, nämlich unter Verwendung von
Spindeln betriebene, unter Verwendung von Öldruck betriebene, unter Verwendung
von Stahlseilen betriebene und unter Verwendung von Linienmotoren
betriebene. Darunter sind die Anlagen, die unter Verwendung von
Stahlseilen betrieben werden, gegenwärtig die zumeist angewendete.
Dabei haben Getriebe mit einer Spindel zwar eine Geschichte von
hundert Jahren, sind aber im Energieverbrauch nicht gerade wirtschaftlich,
da all die traditionellen Arten von Spindelgetrieben einen spiralen Antrieb
durch Gleitreibung einsetzen, wobei die Reibungskraft groß ist, und
die mechanische Leistung des Antriebs nicht besonders hoch ist und
normalerweise nur ca. 30% beträgt.
Gerade bei den gegenwärtigen
Aufzügen
ist hohe Bewegungsgeschwindigkeit erforderlich, daher kann hohe
Reibungskraft Probleme, wie z.B. Ansteigen der Temperatur und erhöhten Stromverbrauch,
verursachen. Diese Art der Getriebeanlage ist also nicht praktisch.
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Da
die Rollenspindel mit der Zeit immer weiter entwickelt worden ist,
wird ihr Preis immer niedriger. Allmählich spricht man von der Anwendung
der Rollenspindel an Aufzugsvorrichtungen. Die Vorteile der Rollenspindel
liegen in ihrer geringen Reibungskraft und hervorragender mechanischen
Antriebsleistung. Die Reibungskraft der Rollenspindel wird dadurch
reduziert, daß die
Gleitreibung der traditionellen Spindel unter Verwendung der Gleitreibung
durch die Rotation der Stahlkugel ersetzt wird. Der Reibungsfaktor
kann von 0,1 bei einer traditionellen Spindel unter Verwendung der
Gleitreibung auf 0,002 reduziert werden, während die mechanische Leistung
von 30% bei einer traditionellen Spindel unter Verwendung der Gleitreibung
auf mehr als 95% erhöht
werden kann. Allerdings stellt sich die Sicherheit bei einer Rollenspindel
als nachteilhaft niedriger als bei einer Spindel unter Verwendung
der Gleitreibung dar, weil die Gleitmutter einer traditionellen
Spindel unter Verwendung der Gleitreibung sehr simpel ist, wobei
nur zusätzlich
ein weibliches Gewinde im trapezoiden Querschnitt im Innendurchmesser
eines starren Stoffes angeordnet ist. Da die Struktur so simpel
ist, tauchen Defekte nicht häufig
auf. Zudem wird die Gleitmutter, kurz bevor sie einen Defekt erleidet,
bereits schwerwiegend abgenutzt sein, so daß man für sie eine vorbeugende Wartung
vornehmen kann, um Unfälle
zu vermeiden. Dagegen stellt sich der Mechanismus der Rollenspindel
komplizierter dar, wobei die Rollenmutter zumindest drei Elemente umfasst,
nämlich
eine Stahlkugel, ein Element, das der Stahlkugel zirkuläre Bewegung
ermöglicht,
sowie einen Hauptkörper,
dessen Innendurchmesser über ein
weibliches Gewinde verfügt.
Selbst bevor das weibliche Gewinde offensichtliche Abnutzung aufweist,
kann die Rollenmutter Defekte aufweisen, z.B. daß die Stahlkugel herunter fällt, so
daß außergewöhnliche
Vorfälle
sich im Zusammenhang mit der Rollenmutter ereignen. Da manche Defekte
der Rollenmutter nicht leicht vorherzusehen sind, sind sie also
schwer durch eine regelmäßige Prüfung des Aufzuges
herauszufinden, als daß die
Mutter sofort gewechselt oder repariert werden könnte.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Hauptaufgabe zugrunde, ein Getriebe für einen
Aufzug bereitzustellen, das mit geringer Reibungskraft arbeitet, über hohe
mechanische Leistung und hohe Sicherheit verfügt, wobei die Aufzugskabine,
falls das Getriebe des Aufzuges beschädigt wird, trotzdem nicht abstürzt und
nicht in Gefahr gerät.
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Die
zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Rollenspindelgetriebe
für einen
Aufzug bereitzustellen, bei dem leicht die Beschädigung der Rollenmutter überprüft werden
kann, um die Rollenmutter ggf. möglichst
schnell wechseln oder reparieren zu können, damit weitere abgeleitete
Schäden vermieden
werden können.
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Das
erfindungsgemäße Rollenspindelgetriebe
für einen
Aufzug setzt eine Rollenspindeleinheit ein, um das seit hundert
Jahren bestehende Problem mit der Reibungskraft bei der Spindel
unter Verwendung der Gleitreibung zu lösen.
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Um
die Sicherheit des erfindungsgemäßen Rollenspindelgetriebes
für einen
Aufzug zu erhöhen, wird
bei der vorliegenden Erfindung eine Gleitmutter im erfindungsgemäßen Getriebe
angeordnet.
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Um
das Getriebe für
einen Aufzug bequem überprüfen und
reparieren zu können,
wird zwischen der männlichen
Spiralnut und dem Gewindezahn ein Spiel angeordnet, wobei der Abstand
des Spiels sich verändern
wird, indem das Getriebe durch Nutzung abgenutzt wird. Daher ist
die Abnutzung des Getriebes dadurch zu überprüfen und herauszufinden, daß der Abstand
des Spiels zwischen der männlichen Spiralnut
und dem Gewindezahn gemessen wird, um rechtzeitig das Getriebe reparieren
zu können.
Wenn die Rollenmutter die Belastung des Aufzuges nicht mehr ertragen
kann, wird die Gleitmutter die Belastung des Aufzuges übernehmen.
Wenn die Gleitmutter die Belastung des Aufzuges tragen will, muß ihr Gewindezahn
die männliche
Spiralnut berühren,
i.e. der Abstand des Spiels zwischen der männlichen Spiralnut und dem
Gewindezahn stellt null dar. Somit können Defekte bei der Rollenmutter
praktisch überprüft und erkannt
werden. Zugleich, weil die Belastung des Aufzuges durch die Gleitmutter übernommen
wird, kann das Getriebe die Aufzugskabine noch normal tragen, wodurch
Unsicherheit beim Betrieb vermieden werden kann.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform, in der das Rollenspindelgetriebe
für einen
Aufzug eingesetzt ist.
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2 zeigt
eine vergrößerte Teilschnittzeichnung
des Umfangs der Rollenmutter in 1.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung der zweiten Ausführungsform, in der das Rollenspindelgetriebe
für einen
Aufzug eingesetzt ist.
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4 zeigt
eine vergrößerte Teilschnittzeichnung
des Umfangs der Rollenmutter in 3.
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5 zeigt
eine Schnittzeichnung der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rollenspindelgetriebes
für einen
Aufzug.
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6 zeigt
eine Schnittzeichnung der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rollenspindelgetriebes
für einen
Aufzug.
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7 zeigt
eine Schnittzeichnung der fünften
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Rollenspindelgetriebes
für einen
Aufzug.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Wie
in 1 gezeigt umfasst der erfindungsgemäße Aufzug
eine Spindelwelle 1, einen Stützträger 2, eine Rollenmutter 3,
eine Gleitmutter 4, ein Aufzugskabinenkuppelelement 5,
eine Aufzugskabine 6 und einen Motor, wobei das eine Ende
der Spindelwelle 1 mit einem Stützelement 21 am Stützträger 2 des
Aufzuges aufgeschraubt angeordnet ist, damit die axiale Richtung
der Spindelwelle 1 nicht relativ zum Stützträger 2 sich bewegen
kann, aber relativ zum Stützträger 2 rotieren
kann. Das Aufzugskabinenkuppelelement 5 ist mit der Aufzugskabine 6 verbunden
und bewegt sich mit der Aufzugskabine 6 zusammen. Die Rollenmutter 3 stellt
ein hohles Element dar und ist an der Spindelwelle 1 aufgeschraubt angeordnet;
sie kann relativ zur Spindelwelle 1 sich spiralförmig bewegen
und zugleich entlang der Wellenrichtung der Spindelwelle sich relativ
verschieben; ferner ist die Rollenmutter 3 an das Aufzugskabinenkuppelelement 5 fest
angeschlossen, um die Aufzugskabine 6 entlang der Wellenrichtung
der Spindelwelle zu verschieben. Die Gleitmutter 4 ist
auch ein hohles Element und ist an der Spindelwelle 1 aufgeschraubt
angeordnet und an das Aufzugskabinenkuppelelement 5 fest
angeschlossen. Der Motor 7 ist am Stützträger 2 angebracht,
um der Spindelwelle 1 Kraft zum Rotieren zur Verfügung zu
stellen. Wenn der Motor 7 die Spindelwelle 1 zum
Rotieren bringt, werden die Rollenmutter 3, die Gleitmutter 4 und
das Aufzugskabinenkuppelelement 5 mit der Aufzugskabine 6 zusammen
entlang der Wellenrichtung der Spindelwelle sich auf- bzw. abwärts verschieben.
Der vorher genannte Stützträger 2 bezieht
sich auf alle Arten von Trägern,
die sich nicht relativ zum Gebäude
bewegen, einschließlich
der am Boden, an den Decken und an der Wand befestigten Träger sowie des
Gebäudes
selber.
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Wie
in 2 gezeigt ist an der Außenfläche der Spindelwelle 1 eine
männliche
Spiralnut 11, deren Profil einem Halbkreis ähnlich ist,
angeordnet, während
eine weibliche Spiralnut 31 entsprechend der männlichen
Spiralnut 11 am Innendurchmesser der Rollenmutter 3 angeordnet
ist. Zwischen der männlichen
Spiralnut 11 und der weiblichen Spiralnut 31 ist
eine Rolle 32 angeordnet, die eine Kugel darstellt und
zwischen der männlichen
Spiralnut 11 und der weiblichen Spiralnut 31 rollen
kann, so daß die Rollenmutter 3 relativ
zur Spindelwelle 1 sich spiralförmig bewegen kann und zugleich
entlang der Wellenrichtung der Spindelwelle 1 sich relativ
verschieben kann. Da die Rollenmutter 3 fest mit dem Aufzugskabinenkuppelelement 5 verbunden
ist, wird sie, wenn sie entlang der Wellenrichtung der Spindelwelle 1 sich
verschiebt, das Aufzugskabinenkuppelelement 5 entlang der
Wellenrichtung der Spindelwelle 1 zu verschieben. Die Gleitmutter 4 in
der Figur stellt ein hohles Element dar und ist an der Spindelwelle 1 aufgeschraubt
angeordnet und an das Aufzugskabinenkuppelelement 5 fest
angeschlossen. Am Innendurchmesser der Gleitmutter 4 ist
ein der männlichen Spiralnut 11 entsprechendes
Gewinde 41 angeordnet, wobei das Gewinde 41, die
männliche
Spiralnut 11 und die weibliche Spiralnut 31 dieselbe
Führungsstrecke
haben, und das Profil des Gewindes 41 halbkreisförmig gebildet
wird, um sich an das Profil der vorhin genannten männlichen
Spiralnut 11 anzupassen und in die männliche Spiralnut 11 hereingesteck zu
werden. Zwischen dem Gewinde 41 und der männlichen
Spiralnut 11 besteht ein Spiel 8. Wenn die Spindelwelle 1 rotiert,
verschiebt sich die Gleitmutter 4 entlang der Wellenrichtung
der Spindelwelle 1. Bei ordnungsgemäßem Betrieb haben das Gewinde 41 und
die männliche
Spiralnut 11 keinen Kontakt zueinander, daher wird kein
relatives Gleiten zwischen den beiden stattfinden, und somit keine Reibungskraft
entsteht, die Abnutzung verursacht. Aber wenn die Rollenmutter 3 aufgrund
der Abnutzung die Belastung nicht mehr ertragen kann, wird die Gleitmutter 4 relativ
zur männlichen
Spiralnut 11 sich auf- bzw. abwärts verschieben. Sodann wird
der Gewindezahn 41 die männliche Spiralnut 11 berühren und die
Belastung übernehmen,
um es aufrechtzuhalten, so daß das
Aufzugskabinenkuppelelement 5 und die Aufzugskabine 6 entlang
der Spindelwelle 1 sich ordnungsgemäß verschieben.
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Der
Aufzug stellt eine Vorrichtung dar, die absolut hohe Sicherheit
beansprucht. Beim Anbringen und während der Benutzung werden üblicherweise routinmäßige Prüfungen vorgenommen,
um festzustellen, daß der
Aufzug sich in einem sicheren Zustand befindet. Um die Prüfungen am
erfindungsgemäßen Rollenspindelgetriebe
für einen
Aufzug bequem zu machen, wird die Gleitmutter 4 auf der
Außenfläche des
Getriebes angeordnet, damit die Breite des Spiels von der Außenseite
des Getriebes gemessen werden kann. Da die Gleitmutter auf der Außenfläche des
Getriebes erscheint, und das Spiel somit auch auf der Außenfläche des
Getriebes erscheinen wird, kann man Fühlerlehren mit verschiedenen Dicken
einsetzen, um den Umfang der Breite des Spiels zu prüfen. Bei
jeder Wartung des Aufzuges soll die Veränderung des Spiels 8 gleichzeitig
aufgezeichnet werden, die zur Beurteilung dienen soll, ob der Aufzug
einer Vorwartung bedarf oder nicht. Da der Gewindezahn 41 der
Gleitmutter 4, wenn die Rollenmutter 3 versagt,
die Belastung der Aufzugskabine 6 übernehmen muß, soll
die Gleitmutter 4 bevorzugterweise aus einem Werkstoff
mit hoher Gegenzugstärke
hergestellt werden, z.B. metallene Werkstoffe oder verfahrenstechnische
Plastik mit hoher Stärke,
wobei Stahl- und Eisenstoffe die optimalen Werkstoffe darstellen,
weil sie relativ günstig
in bezug auf Preise sind und hohe Gegenzugstärke besitzen.
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Wie
in 3 gezeigt umfasst der Aufzug bei dieser Ausführungsform
eine Spindelwelle 1, einen Stützträger 2, eine Rollenmutter 3,
eine Gleitmutter 4, ein Aufzugskabinenkuppelelement 5A,
eine Aufzugskabine 6 und einen Motor 7, wobei
das eine Ende der Spindelwelle 1 durch ein Sicherungselement 22 am Stützträger 2 des
Aufzuges arretiert ist, damit die Spindelwelle 1 nicht
relativ zum Stützträger 2 rotieren und
sich verschieben kann. Das Aufzugskabinenkuppelelement 5A stellt
ein hohles Element dar, durch das hindurchgehend die Spindelwelle 1 derart
angebracht ist, daß das
Aufzugskabinenkuppelelement 5A relativ zur Spindelwelle 1 rotieren
kann. Zudem ist das Aufzugskabinenkuppelelement 5A mit
der Aufzugskabine 6 verbunden und lässt sich damit zusammen verschieben.
Die Rollenmutter 3 stellt ein hohles Element dar und ist
an der Spindelwelle 1 aufgeschraubt angeordnet; sie kann
sich relativ zur Spindelwelle 1 spiralförmig bewegen und zugleich entlang
der Wellenrichtung der Spindelwelle 1 sich relativ verschieben.
Die Gleitmutter 4 ist auch ein hohles Element und ist an
der Spindelwelle 1 aufgeschraubt angeordnet und an das
Aufzugskabinenkuppelelement 5A fest angeschlossen. Der
Motor 7 ist an einer Vorrichtung angebracht, die sich mit
der Aufzugskabine 6 zusammen bewegt, um dem Aufzugskabinenkuppelelement 5A Kraft
zum Rotieren zur Verfügung zu
stellen. Wenn der Motor 7 rotiert und sodann das Aufzugskabinenkuppelelement 5A dazu
bringt, relativ zur Spindelwelle 1 zu rotieren, werden,
da die Spindelwelle 1 fest am Stützträger 2 des Aufzuges rotationslos
angeordnet ist, und die Rollenmutter 3 und die Gleitmutter 4 fest
am Aufzugskabinenkuppelelement 5A angeschlossen sind, die
Rollenmutter 3 und die Gleitmutter 4 relativ zur
Spindelwelle 1 auf- bzw. abwärts axial sich bewegen und
die Aufzugskabine 6 auf- bzw. abwärts bewegen.
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Wie
in 4 gezeigt ist an der Außenfläche der Spindelwelle 1 eine
männliche
Spiralnut 11, deren Profil einer Bogenform ähnlich ist,
angeordnet, während
eine weibliche Spiralnut 31 entsprechend der männlichen
Spiralnut 11 am Innendurchmesser der Rollenmutter 3 angeordnet
ist. Zwischen der männlichen
Spiralnut 11 und der weiblichen Spiralnut 31 ist
eine Rolle 32 angeordnet, die eine Kugel darstellt und
zwischen der männlichen
Spiralnut 11 und der weiblichen Spiralnut 31 rollen
kann, so daß die Rollenmutter 3 relativ
zur Spindelwelle 1 sich spiralförmig bewegen kann und zugleich
entlang der Wellenrichtung der Spindelwelle 1 sich relativ
verschieben kann.
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Dabei
stellt das Aufzugskabinenkuppelelement 5A ein hohles Element
dar und kann relativ zur Spindelwelle 1 rotieren. Um die
Kraft des Motors einfach zum Aufzugskabinenkuppelelement 5A zu übertragen,
stellt das Aufzugskabinenkuppelelement 5A üblicherweise
ein Zahnrad dar, das ein Stirnrad oder ein Schneckenrad sein kann.
Das Stirnrad ist in einem Abbremser mit einem Stirnrad eingesetzt,
und das Schneckenrad in einem Abbremser mit einem Schneckenrad.
Da die Rollenmutter 3 mit dem Aufzugskabinenkuppelelement 5A fest
verbunden ist, wird sie, wenn sie entlang der Wellenrichtung der Spindelwelle 1 sich
verschiebt, das Aufzugskabinenkuppelelement 5A entlang
der Wellenrichtung der Spindelwelle 1 verschieben. Die
Gleitmutter 4 in der Figur stellt ein hohles Element dar
und ist an der Spindelwelle 1 aufgeschraubt angeordnet
und an das Aufzugskabinenkuppelelement 5A fest angeschlossen.
Am Innendurchmesser der Gleitmutter 4 ist ein der männlichen
Spiralnut 11 entsprechendes Gewinde 41 angeordnet,
wobei das Gewinde 41, die männliche Spiralnut 11 und
die weibliche Spiralnut 31 dieselbe Führungsstrecke haben, und das
Profil des Gewindes 41 halbkreisförmig gebildet wird, um sich
an das Profil der vorhin genannten männlichen Spiralnut 11 anzupassen
und in die männliche
Spiralnut 11 einzustecken. Zwischen dem Gewinde 41 und
der männlichen
Spiralnut 11 besteht ein Spiel 8. Wenn die Spindelwelle 1 rotiert,
verschiebt sich die Gleitmutter 4 entlang der Wellenrichtung
der Spindelwelle 1. Bei ordnungsgemäßem Betrieb haben das Gewinde 41 und
die männliche
Spiralnut 11 keinen Kontakt zueinander, daher wird kein
relatives Gleiten zwischen den beiden stattfinden, und somit keine
Reibungskraft entsteht, die Abnutzung verursacht. Aber wenn die
Rollenmutter 3 aufgrund der Abnutzung die Belastung nicht
mehr ertragen kann, wird die Gleitmutter 4 relativ zur
männlichen
Spiralnut 11 sich auf- bzw. abwärts verschieben. Sodann wird
der Gewindezahn 41 die männliche Spiralnut 11 berühren und die
Belastung übernehmen,
um es aufrechtzuhalten, daß das
Aufzugskabinenkuppelelement 5A und die Aufzugskabine 6 entlang
der Spindelwelle 1 sich ordnungsgemäß verschieben.
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Wie
in 5 gezeigt, wird das Getriebe dadurch gekennzeichnet,
daß der
Außendurchmesser der
Rollenmutter 3 im Aufzugskabinenkuppelelement 5A eingesteckt
ist, wodurch die Länge
des Getriebes sich verkürzen
lässt.
Somit nimmt sowohl das Getriebe weniger Platz ein, als auch die
Länge der
Spindelwelle 1 abgekürzt
werden kann, um dieselbe Bewegungsstrecke zu schaffen.
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Wie
in 6 gezeigt wird der Außendurchmesser der Gleitmutter 4 im
Aufzugskabinenkuppelelement 5A eingesteckt, wodurch die
Länge des
Getriebes sich verkürzen
lässt.
Somit nimmt sowohl das Getriebe weniger Platz ein, als auch die
Länge der Spindelwelle 1 abgekürzt werden
kann, um dieselbe Bewegungsstrecke zu schaffen. Da die Gleitmutter 4 sehr
einfach konstruiert ist, sind Rollen 32 und Elemente, die
Stahlkugeln zirkulär
antreiben, nicht erforderlich. Dadurch wird der Außendurchmesser
der Gleitmutter 4 normalerweise kleiner als der der Rollenmutter 3.
Das Aufzugskabinenkuppelelement 5A gemäß dieser Ausführungsform
kann somit relativ zur dritten Ausführungsform kleiner sein.
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Wie
in 7 gezeigt sind die Außendurchmesser der Rollenmutter 3 und
der Gleitmutter 4 beide im Aufzugskabinenkuppelelement 5A eingesteckt, wodurch
die Länge
des Getriebes noch mehr verkürzt
werden kann.
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Zusammenfassed
werden die bestehenden Mängel
des Aufzuges, indem strukturelle Analysen vorgenommen werden, durch
die Erfindung beseitigt, um ein Getriebe bereitzustellen, das mit
geringer Reibungskraft arbeitet und über hohe mechanische Leistung
verfügt.
Zudem wird die Aufzugskabine, falls das Getriebe des Aufzuges versagt,
trotzdem nicht herunterfallen und nicht in Gefahr geraten. Mit der
Erfindung lassen sich Defekte des Getriebes also einfach überprüfen und
erkennen, um ggf. efolgende abgeleitete Gefahren zu vermeiden.
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- 1
- Spindelwelle
- 11
- Männliche
Spiralnut
- 2
- Stützträger
- 21
- Stützelement
- 22
- Sicherungselement
- 3
- Rollenmutter
- 31
- Weibliche
Spiralnut
- 32
- Rolle
- 4
- Gleitmutter
- 41
- Gewindezahn
- 5
- Aufzugskabinenkuppelelement
- 5A
- Aufzugskabinenkuppelelement
- 6
- Aufzugskabine
- 7
- Motor
- 8
- Spiel