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Die Erfindung betrifft ein wandelbares Dachelement umfassend eine Umfangsstruktur mit einer zu verschließenden Öffnung, einem Randelement und mehreren Führungsseilen, wobei die Führungsseile gegen das Randelement verspannt sind, wobei das Dachelement eine Parkposition und mindestens eine Beschattungsposition aufweist, wobei das Randelement und Teile der Führungsseile in der Beschattungsposition über die Öffnung verlaufen und in der Parkposition das Randelement am Rand der Umfangsstruktur verläuft, und wobei eine verfahrbare Zugeinrichtung zur Überführung des Randelements von der Parkposition in die Beschattungsposition vorgesehen ist, an der zumindest ein Ende des Randelements befestigt ist.
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Wandelbare Dachelemente zur Beschattung von Plätzen und Innenhöfen haben gegenüber statischen Konstruktionen den Vorteil, dass, wenn eine Beschattung nicht mehr benötigt wird, z.B. in den Abendstunden, das Schatten spendende Element verfahren werden kann und die darunter befindliche warme Luft nach oben entweichen kann. Darüber hinaus strahlen alle nicht mehr bedachten Oberflächen Energie an den kalten Nachthimmel ab. Auf diese Weise kann sich der tagsüber beschattete Platz über Nacht abkühlen.
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EP 2 284 351 A1 offenbart eine Tür mit einem durch zwei vertikale Pfosten und ein oberes Querstück gebildeten Rahmen und zwei an dem oberen Querstück über Seile und Umlenkrollen aufgehängten und miteinander verbundenen Verschlussplatten, die durch ein Betätigungselement vertikal bewegbar sind, indem eine gemeinsame Umlenkrolle vertikal verfahren wird.
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DE 14 34 822 A offenbart ein von Masten getragenes Faltdach für freie Plätze bei dem eine Membran aus mehreren an parallelen Tragseilen relativ gegeneinander verschiebbaren Teilen besteht, die mittels eines gemeinsamen Zugseiles gleichmäßig entlang von Führungsseilen zusammengerafft werden können (Öffnungsstellung). mittels einer Winde entlang von Führungsseilen zusammen gerafft werden können. Die Führungsseile sowie die zusammengeraffte Membran bleiben auch in Öffnungsstellung sichtbar.
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FR 796 740 A offenbart eine Überdachung aus einer faltbaren Membran, die mittels einer Winde entlang von Führungsseilen zusammen gerafft werden können (Öffnungsstellung). Die Führungsseile sowie die zusammengeraffte Membran bleiben auch in Öffnungsstellung sichtbar.
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Bei dem aus
DE 20 2012 102 348 U1 bekannten Dachelement wird ein Randseil über eine Spannvorrichtung gespannt, die als verfahrbarer Schlitten ausgeführt sein kann, mittels dem die Enden des Randseils entlang der Umfangsstruktur verfahren werden können. Die Führungsseile werden mittels Seilwinden auf Spannung gehalten. Die Überführung des Randseils zwischen Parkposition und Beschattungsposition erfolgt durch Veränderung der Spannungsverhältnisse zwischen der Spannvorrichtung und den Seilwinden. In der Parkposition wird das Randseil an die Geometrie der Umfangsstruktur angepasst. Nachteilig an dieser Dachkonstruktion ist, dass insbesondere bei großen Dachkonstruktionen die unterschiedlichen Spannkräfte, die auf das Randseil einwirken nur mit großem Kraftaufwand realisiert werden können.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein wandelbares Dachelement, sowie eine Dachkonstruktion vorzuschlagen, das einerseits eine flexible Beschattung eines Innenhofs ermöglicht und andererseits effizienter betrieben werden kann.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Dachelement gemäß Anspruch 1, eine Dachkonstruktion gemäß Anspruch 8 und einem Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst.
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Erfindungsgemäß sind die Führungsseile über Umlenkeinrichtungen vom Randelement zur Zugvorrichtung geführt und die Enden der Führungsseile sind derart mit der Zugeinrichtung verbunden, dass ein Verfahren der Zugvorrichtung eine Änderung in der Länge der über der Öffnung verlaufenden Teile der Führungsseile bewirkt.
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Die Führungsseile sind sowohl mit dem Randelement als auch mit der Zugeinrichtung verbunden. Dabei kann es sich um eine direkte Befestigung an der Zugeinrichtung oder eine indirekte Befestigung über ein Zwischenelement handeln, z.B. über einen Flaschenzug. Auch eine Befestigung des Endes des Führungsseils am Ende des Randelements, welches seinerseits an der Zugeinrichtung befestigt ist, ist vom Erfindungsgedanken umfasst, solange sichergestellt ist, dass ein Verfahren der Zugvorrichtung eine Änderung in der Länge der über der Öffnung verlaufenden Teils des entsprechenden Führungsseils bewirkt. Die Führungsseile bzw. die mit den Führungsseilen verbundenen Zwischenelemente verlaufen also sowohl in Beschattungsposition als auch in Parkposition zumindest teilweise entlang der Umfangsstruktur.
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Erfindungsgemäß werden die Führungsseile über Umlenkeinrichtungen so geführt, dass die Führungsseile durch Verfahren der Zugeinrichtung eingezogen werden, ohne aufgerollt werden zu müssen, wobei die Führungsseile und das Randelement gegeneinander verspannt bleiben. Die hierfür notwendigen Umlenkeinrichtungen führen die Führungsseile zu einem äußeren Umlenkpunkt und von diesem zu der Zugeinrichtung, welche zwischen dem äußeren Umlenkpunkt und Umfangspunkten, an denen die Führungsseile auf die Randstruktur treffen, verfahrbar ausgestaltet ist.
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Das Führungsseil ist über das Randelement und der Zugeinrichtung kurzgeschlossen; Randelement und Führungsseil bilden also mit der Zugeinrichtung eine geschlossenen „Schlaufe“. Die erfindungsgemäße Befestigung sowohl der Führungsseile als auch des Randelements an der verfahrbaren Zugeinrichtung bewirkt, dass sowohl die Enden des Randelements als auch die Enden der Führungsseile bei der Überführung des Dachelements zwischen Parkposition und Beschattungsposition zusammen verfahren werden. Durch das Verfahren der Zugeinrichtung in Richtung der Umfangspunkte wird daher das Randelement relativ zur Umfangsstruktur bewegt und gleichzeitig einerseits der Anteil der Führungsseile, der sich über die Öffnung der Umfangsstruktur erstreckt, verkleinert und der Anteil der Führungsseile, der entlang der Umfangsstruktur verläuft, vergrößert wird, so dass die Seilspannung der Führungsseile im Wesentlichen konstant bleibt. Auf diese Weise wird mit einem einfachen Aufbau eine effiziente Überführung des Dachelements von der Parkposition in die Beschattungsposition realisiert.
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Umlenkeinrichtungen sind außer an den äußeren Umlenkpunkten vorzugsweise auch an den Umfangspunkten vorgesehen, um die Führungsseile entlang der Umfangsstruktur weiter in Richtung äußerer Umlenkpunkt zu führen. Zwischen den Umfangspunkten und dem äußeren Umlenkpunkt können zusätzliche Umlenkeinrichtungen vorgesehen sein, um den Verlauf der Führungsseile an die Randstruktur anzupassen. Vorzugsweise dienen als Umlenkeinrichtungen Umlenkrollen. Umlenkrollen ermöglichen ein reibungsarmes Einziehen bzw. Ausfahren der Führungsseile. Alternativ könnten auch polierte und/oder teflonbeschichtete Klüsen verwendet werden, wodurch jedoch deutlich mehr Reibung und somit Abrieb und Antriebskraft erzeugt wird.
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Zur Verspannung des Randelements gegenüber den Führungsseilen kann bspw. ein Seilspanner vorgesehen sein.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dachelements sieht vor, dass die Zugeinrichtung eine erstes und ein zweites Zugelement umfasst, welche an gegenüberliegenden Seiten der Umfangsstruktur angeordnet sind, wobei jedes Zugelement mit einem Ende des Randelements verbunden ist. Die Zugelemente sind aufeinander abgestimmt, vorzugsweise so, dass alle Führungsseile synchron um die gleiche Länge eingezogen bzw. ausgefahren werden. Vorzugsweise sind die Zugelemente so ausgestaltet, dass sie parallel zueinander, insbesondere auch parallel zu dem Verlauf der über die Öffnung der Umfangsstruktur gespannten Führungsseile, verfahrbar sind.
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In diesem bevorzugten Fall mit zwei Zugelementen ist ein Teil der Führungsseile über das erste Zugelement und ein anderer Teil der Führungsseile über das zweite Zugelement kurzgeschlossen, d.h. die Enden des eines Teils der Führungsseile wird mit dem ersten Zugelement verfahren, während die Enden des anderen Teils der Führungsseile mit dem andere Zugelement verfahren werden. Die auf die Zugelemente wirkende Kraft wird somit aufgeteilt.
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Prinzipiell ist es auch möglich, nur ein einziges Zugelement vorzusehen. Der Anteil der Führungsseile, der aus dem Bereich der Öffnung der Umfangsstruktur entfernt wird, kann dann aber für verschiedene Führungsseile unterschiedlich sein. Um diese Differenzen auszugeichen können die Führungsseile mit Umlenkrollen zwischen Randelement oder Umfangsstruktur um die entsprechende Längendifferenz verfahrbar ausgestaltet sein. Es ist auch denkbar lediglich ein einziges Führungsseil vorzusehen, das vielfach eingeschert ist, d. h. über Rollen mit dem Randelement und der äußeren Umfangsstruktur verbunden ist.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Randelement in der Parkposition und in der Beschattungsposition die gleiche Form auf. Das Randelement wird also formstabil verfahren. Als Randelement kann somit nicht nur ein flexibles Randseil, sondern auch ein nicht flexibles Elemente verwendet werden. So kann beispielsweise kohlefaserverstärkter Kunststoff zum Einsatz kommen, was aufgrund des geringen Gewichts vorteilhaft ist.
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Vorzugsweise ist an Umfangspunkten, an denen die Führungsseile auf die Umfangsstruktur treffen, für jedes Führungsseil eine separate Umlenkrolle vorgesehen. Die Führungsseile, die auch zur Führung und Fixierung einer Membran dienen, können dann über der Öffnung der Umfangsstruktur parallel geführt werden, was eine besonders einfache Befestigung der Membran an den Führungsseilen bzw. ein einfaches Zusammenfalten der Membran in der Parkposition ermöglicht. Es ist jedoch auch denkbar mehrere Führungsseile über eine gemeinsame Umlenkrolle zu führen.
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Zumindest ein Teil der Führungsseile kann kraftschlüssig an der Zugeinrichtung fixiert sein. Die Führungsseile bilden nach Passieren der Umlenkeinrichtung einen Seilstrang, der an der Zugeinrichtung befestigt ist und von dieser gezogen wird. Bevorzugt ist jedoch, dass zumindest ein Teil der Führungsseile an einem Zwischenelement, vorzugsweise einem Sammelseil oder einem Seilzug, insbesondere einem Flaschenzug, fixiert ist, welche die Führungsseile mit der Zugeinrichtung verbindet. Das bietet den großen Vorteil, dass nicht alle Zugseile simultan angetrieben werden müssen, sondern dass das freie Ende des Zwischenelements über eine gemeinsame Treibscheibe angetrieben werden kann.
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Vorzugsweise sind die Führungsseile mit jeweils einem Ende, das nicht an der Zugeinrichtung befestigt ist, am Randelement befestigt. Bei dieser Ausführungsform sind die Führungsseile also jeweils mit einem Ende an dem Randelement und mit dem anderen Ende an der Zugeinrichtung befestigt. Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Führungsseile mit beide Enden an der Zugeinrichtung und mit zwischen den Enden liegenden Mittelbereich des jeweiligen Führungsseils an dem Randelement befestigt sind.
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Die Erfindung betrifft auch eine wandelbare Dachkonstruktion umfassend mehrere zuvor beschriebene Dachelemente. Die Dachelemente sind vorzugsweise über den Umfang der Umfangsstruktur verteilt angeordnet, so dass eine möglichst große Beschattungsfläche realisiert werden kann. Durch die Anordnung mehrerer Dachelemente können zudem, je nach Sonnenstand, unterschiedliche Bereiche des Innenhofes beschattet werden, während ein maximal großer nicht überdachter Bereich (und damit optimale Luftzirkulation) realisiert werden kann. Vorzugsweise überlappen die Dachelemente in ihrer Beschattungsposition teilweise. Das erfindungsgemäße Dachelement dient zur Beschattung eines innerhalb der Umfangsstruktur angeordneten Platzes. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion können die verfahrbaren Elemente des das Dachelement (Führungsseile, Randelement, Membran) - wenn keine Beschattung gewünscht ist - auf besonders effiziente Weise in eine Parkposition verfahren werden, in der keine störenden Elemente des Dachelements sichtbar sind.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines zuvor beschriebenen wandelbaren Dachelements. Erfindungsgemäß erfolgt beim Überführen des Randelements zwischen der Parkposition und der Beschattungsposition eine Längenänderung der sich über die Öffnung der Umfangsstruktur erstreckenden Anteile der Führungsseile durch Verfahren der Zugeinrichtung. Da sowohl die Führungsseile als auch das Randelement an derselben Zugeinrichtung befestigt sind, werden die Enden des Randelements und die der Führungsseile erfindungsgemäß gemeinsam verfahren, so dass im Gegensatz zu der aus
DE 20 2012 102 348 U1 bekannten Vorrichtung das Überführen des Randelements nicht durch Änderung der Spannungsverhältnisse zwischen Randelement und Führungsseilen erfolgt. Vielmehr können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Randelement und die Führungsseile im Wesentlichen unter einer konstanten Spannung gehalten werden.
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Vorzugsweise werden zwei an gegenüberliegenden Seiten der Umfangsstruktur angeordnete Zugelemente der Zugeinrichtung um dieselbe Streckenlänge verfahren.
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Bei einer speziellen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zwei Zugelemente der Zugeinrichtung parallel verfahren. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zugelemente parallel zu den Führungsseilen verfahren werden. Auf diese Weise können die auf die Führungsseile und das Randelement wirkende Spannung auf einfache Weise im Wesentlichen konstant gehalten werden.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Ebenso können die vorstehend genannten und die weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
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Es zeigen:
- 1a eine Aufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dachelements in Beschattungsposition;
- 1b eine Aufsicht auf das Dachelement aus 1a in Parkposition; und
- 2 eine Detailansicht der Zugeinrichtung mit Antrieb.
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1a zeigt das erfindungsgemäße wandelbare Dachelement 1 in Beschattungsposition. Das Dachelement 1 umfasst eine Umfangsstruktur 2 mit einer Öffnung 3. Die Umfangsstruktur 2 kann Teil einer oder mehrerer Gebäudewände sein. Die Gebäudewände müssen dann entsprechend verstärkt sein, um die auftretenden Kräfte aufzunehmen. Alternativ hierzu kann als Umfangsstruktur 2 bspw. auch eine Stahlträgerkonstruktion dienen, die auf ein zu beschattendes Gebäude aufgesetzt wird. Der Raum innerhalb der Umfangstruktur 2 (Innenhof) soll mittels des Dachelements 1 beschattet werden. Dazu wird ein Randelement 4 über die Öffnung 3 hinweg in der Umfangsstruktur 2 vorgespannt und mit seinen Enden an zwei gegenüberliegenden Bereichen der Umfangsstruktur an jeweils einem Zugelement 9 (hier in Form eines Schlittens) einer Zugeinrichtung fixiert.
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Zwischen dem Randelement 4 und der Umfangsstruktur 2 ist zudem eine Seilschar aus einer Vielzahl an Führungsseilen 5 verspannt, welche einerseits das Randelement 4 in der gewünschten Position halten und andererseits als Führungsvorrichtung zum Auffalten und Ausfahren einer Membran 6 dienen, die entlang der Führungsseile 5 geführt wird. Die Führungsseile 5 sind am Randelement 4 befestigt und werden vom Randelement 4 zu Umfangspunkten 7 an der Umfangsstruktur 2 geführt und von dort mittels Umlenkeinrichtungen 8, 10, 11 entlang der Umfangsstruktur 2 zum Zugelement 9 geführt, an dem sie fixiert sind. Auf diese Weise werden die Führungsseile 5 und das Randelement 4 über das Zugelement 9 kurzgeschlossen. Im gezeigten Beispiel verlaufen die Umlenkeinrichtungen 8 an den Umfangspunkten entlang einer Linie, die der Form des Randelements 4 entspricht. Der Abstand vom Randelement 4 bis zu den Umfangspunkten 7 ist daher für alle parallel laufenden Führungsseile 5 gleich.
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Die Zugelemente 9 bewegen sich auf Schienen 19 zwischen den Umfangspunkten 7 und äußeren Umlenkpunkten 12, um die herum die Führungsseile 5 mittels der Umlenkeinrichtung 11 geführt werden. Die Schienen 19 verlaufen parallel zu den Führungsseilen 5. Durch Verfahren der Zugelemente 9 in Richtung der Umfangspunkte 7 wird das Randelement 4 ebenfalls in Richtung der Umfangspunkte 7 bewegt bis sich das Randelement 4 schließlich in Parkposition innerhalb der Umfangsstruktur 2 befindet und somit aus dem Sichtfeld der Personen, welche sich im Innenhof der Umfangstruktur 2 aufhalten, verschwindet (1b). Die Form der Umfangsstruktur 2 kann sich dabei von der durch das Randelement 4 gebildeten Form unterscheiden.
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Durch Verfahren der Zugelemente 9 weg von den Umfangspunkten 7 wird das Randelement 4 von der Umfangsstruktur 2 (Parkposition - 1b) in die Öffnung 3 der Umfangsstruktur 2 gezogen (Beschattungsposition - 1a). Je nachdem wie groß die beschattete Fläche sein soll, wird das Randelement 4 mehr oder weniger in die Öffnung 3 der Umfangsstruktur 2 gezogen. Das Randelement 4 bleibt sowohl in der Parkposition als auch in der Beschattungsposition und auch während der Überführung des Randelements 4 in eine der beiden Positionen, gegen die Führungsseile 5 verspannt, wobei die auf das Randelement und die Führungsseile wirkende Kraft im Wesentlichen konstant bleibt.
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2 zeigt eine spezielle bevorzugte Ausführungsform des Antriebs der Zugelemente 9. Die Führungsseile 5 sind im gezeigten Beispiel zusammengefasst und über Flaschenzüge 13, 16 mit dem Zugelement 9 verbunden. Dazu sind die Führungsseile 5 an einer losen Rolle 14 des ersten Flaschenzugs 13 befestigt. Das Zugelement 9 ist an einer losen Rolle 15 des zweiten Flaschenzugs 16 befestigt. In den Flaschenzügen 13, 16 verläuft ein Flaschenzugseil 17, welches über Antriebsscheiben 18 angetrieben wird und ein Verfahren des Zugelements 9 (bspw. entlang von Schienen 19 - in 2 nicht gezeigt) bewirkt. Die Führungsseile 5 sind also im gezeigten Beispiel indirekt über zwei Flaschenzüge 13, 16 an dem Zugelement 9 fixiert. Das freie Ende des Flaschenzugs 16 kann im Prinzip über eine einzige Antriebsscheibe 18 angetrieben werden. Im gezeigten Beispiel sind jedoch aus sicherheitstechnischen Gründen zwei redundante Antriebsscheiben 18 vorgesehen. Die Flaschenzüge 13, 16 sind im Bereich des äußeren Umlenkpunkts 11 angeordnet. Die Umlenkung des die Führungsseile 5 verlängernden Flaschenzugseils 17 erfolgt zwischen den beiden Flaschenzügen 13, 16. Es versteht sich, dass auch andere Antriebsarten zum Einsatz kommen können, bspw. ein Zahnradantrieb.
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Durch das erfindungsgemäße Dachelement können Spannungsänderungen innerhalb der Komponenten des Dachelements reduziert werden, so dass ein effizienterer Betrieb ermöglicht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dachelement
- 2
- Umfangsstruktur
- 3
- Öffnung der Umfangsstruktur
- 4
- Randelement
- 5
- Führungsseile
- 6
- Membran
- 7
- Umfangspunkte (erste Umlenkpunkte an Umfangsstruktur)
- 8
- Umlenkeinrichtungen an Umfangspunkten
- 9
- Zugelemente
- 10
- Umlenkeinrichtungen
- 11
- Umlenkeinrichtungen an äußeren Umlenkpunkten
- 12
- äußere Umlenkpunkte
- 13
- erster Flaschenzug
- 14
- losen Rolle des ersten Flaschenzugs
- 15
- losen Rolle des zweiten Flaschenzugs
- 16
- zweiter Flaschenzug
- 17
- Flaschenzugseil
- 18
- Antriebsscheibe
- 19
- Schienen
