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Die
Erfindung betrifft ein Hebezeug mit einer aus einem Motor und einem
Getriebe bestehenden Antriebseinheit, einer von der Antriebseinheit
antreibbaren Antriebswelle mit daran festlegbarem Antriebsflansch
sowie einer mit dem Antriebsflansch verbindbaren Seiltrommel, wobei
das Drehmoment der Antriebswelle über eine Kupplung auf die Seiltrommel übertragbar
ist.
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Als
Seilzüge
ausgebildete Hebezeuge weisen eine im wesentlichen zylindrische
Seiltrommel auf, die in einem Rahmen drehbar gelagert ist. Die Seiltrommel
wird mit Hilfe eines Getriebemotors angetrieben, wobei die Ausgangswelle
des Getriebes drehfest mit der Seiltrommel gekuppelt ist. Um Herstellungstoleranzen
und Fluchtungsfehler der in der Regel mit einer sogenannten „3-Punkt-Lagerung" ausgestatteten Seiltrommel
auszugleichen, die zu Verspannungen im Antrieb führen können, ist es aus der Praxis
bekannt, zwischen der Ausgangswelle und der Seiltrommel eine Kupplung
anzuordnen, die diese Fluchtungsfehler aufnehmen kann.
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Bei
der sogenannten Zapex-Kupplung ist die Kupplung als Zahnkupplung
ausgebildet, die ein verdrehfest mit der Ausgangswelle verbundenes
Ritzel und einen mit diesem Ritzel kämmenden, am Antriebsflansch
der Seiltrommel festgelegten Zahnkranz umfasst.
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Weiterhin
ist die sogenannte TGL-Kupplung bekannt, bei der ein verdrehfest
auf der Ausgangswelle festgelegter Flansch über einen oder mehrere Mitnehmerzapfen
in Ausnehmungen einer Stirnwand der Seiltrommel eingreift.
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Beide
Kupplungsmechanismen haben sich in der Praxis durchaus bewährt, jedoch
weisen sie die Nachteile auf, dass sie für Serienhubwerke mit relativ
geringen Trommelmomenten unverhältnismäßig teuer
sind und darüber
hinaus aufgrund ihrer Baugröße bei kleinen
Trommeldurchmessern aus Platzgründen
nicht verwendet werden können.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Hebezeug
der eingangs genannten Art mit einer Kupplung auszustatten, die
bei einfachem und Platz sparendem Aufbau eine die Fluchtungsfehler
ausgleichende Kupplung der Seiltrommel mit der Antriebswelle gewährleistet.
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Die
Lösung
dieser Aufgabenstellung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass
die Kupplung aus mindestens einem im wesentlichen formschlüssig zwischen
dem Antriebsflansch und der Seiltrommel und/oder zwischen der Antriebswelle und
dem Antriebsflansch angeordneten Kupplungselement besteht.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung
der Kupplung als zwischen den miteinander zu kuppelnden Bauteilen
formschlüssig
und somit Drehmoment übertragend
anzuordnenden Kupplungselements ist es möglich, die Kupplung einfach
aufgebaut und kostengünstig
auszugestalten. Darüber
hinaus besteht die Möglichkeit,
die Kupplung an unterschiedlichen Stellen anzuordnen, nämlich zwischen
dem Antriebsflansch und der Seiltrommel und/oder zwischen der Antriebswelle
und dem Antriebsflansch.
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Bei
der Anordnung des Kupplungselements zwischen dem Antriebsflansch
und der Seiltrommel müssen
dann die Antriebswelle und der Antriebsflansch verdrehfest miteinander
verbunden sein, um das Drehmoment der Antriebswelle über die
Kupplung auf die Seiltrommel übertragen
zu können.
Die Anordnung des Kupplungselements zwischen Antriebswelle und Antriebsflansch
erfordert dahingegen die verdrehfeste Verbindung von Antriebsflansch
und Seiltrommel.
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Die
Drehmomentübertragung
der miteinander zu kuppelnden Bauteile erfolgt gemäß einer
praktischen Ausführungsform
der Erfindung dadurch, dass das Kupplungselement beidseitig radial
nach außen
und innen weisende Mitnahmenocken aufweist, die zur Drehmomentübertragung
jeweils in entsprechende Ausnehmungen der beiden angrenzenden, miteinander
kuppelbaren Bauteile eingreifen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist das die Kupplung bildende mindestens eine Kupplungselement
aus einzelnen Kupplungssegmenten bestehend aufgebaut. Der Aufbau aus
einzelnen Kupplungssegmenten ermöglicht
auf einfache Art und Weise den Ausgleich von Fertigungstoleranzen.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
zur Ausbildung der Kupplungssegmente sind einzelne Kupplungssegmente über elastische
Verbindungsstege miteinander verbunden, so dass sich ein aus mehreren
Kupplungssegmenten bestehendes einstöckiges Kupplungselement ergibt,
das besonders einfach und kostengünstig zu fertigen und zu montieren
ist.
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Mit
einer zweiten Ausführungsform
zur Ausbildung der Kupplungssegmente wird vorgeschlagen, dass einzelne
Kupplungssegmente über
angeformte Vorsprünge
und entsprechend ausgebildete Aufnahmen miteinander koppelbar sind.
Die Vorsprünge
und Aufnahmen können
dabei so ausgeformt sein, dass sie entweder eine verrastenden Kopplung
oder auch nur eine rein formschlüssige
Kopplung der einzelnen Kupplungssegmente miteinander ermöglichen.
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Bei
einer dritten Ausführungsform
der Erfindung ist das Kupplungselement schließlich aus einzelnen voneinander
beabstandet angeordneten Kupplungssegmenten bestehend aufgebaut.
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Um
einerseits eine gleichmäßige Übertragung
des Drehmoments zu gewährleisten
und andererseits die mechanischen Belastungen für die einzelnen Kupplungssegmente
zu verringern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass jedes
Kupplungssegment beidseitig radial nach außen weisende Mitnahmenocken
aufweist, die zur Drehmomentübertragung
jeweils in entsprechende Ausnehmungen der beiden angrenzenden, miteinander
kuppelbaren Bauteile eingreifen. Vorteilhafterweise sind die Mitnahmenocken
dabei einander unmittelbar gegenüberliegend
radial nach außen
und innen weisend an den Kupplungssegmenten angeordnet.
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Da
die die Drehmomentübertragung
im wesentlichen bestimmenden Mitnahmenocken einer starken Scherbelastung
ausgesetzt sind, wird gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung vorgeschlagen, dass die Mitnahmenocken zumindest teilweise
aus einem härteren
Material als der Rest des Kupplungselements bestehen und vorzugsweise einen
abscherbeständigen
Kern beinhalten.
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Ein
Längsversatz
zwischen der Seiltrommel und der Antriebswelle ist erfindungsgemäß dadurch ausgleichbar,
dass die Ausnehmungen zur Aufnahme der Mitnahmenocken zumindest
eines der miteinander kuppelbaren Bauteile in Axialrichtung der
Seiltrommel gesehen größer ausgebildet
sind als die entsprechenden aufzunehmenden Mitnahmenocken.
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Um
weiterhin einen Winkelversatz zwischen der Längsachse der Seiltrommel und
der Antriebswelle ausgleichen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
dass mindestens eine Anlagefläche des
Kupplungselements an einem der miteinander zu kuppelnden Bauteile
und/oder mindestens eine Anlagefläche eines zu kuppelnden Bauteils
am Kupplungselement konvex nach außen gewölbt ausgebildet ist.
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Schließlich wird
mit der Erfindung vorgeschlagen, dass das mindestens eine Kupplungselement
zumindest teilweise aus einem elastischen Werkstoff, insbesondere
einem Kunststoffmaterial, besteht. Die Elastizität des Werkstoffs ermöglicht einen
zusätzlichen
Ausgleich möglicher
Spannungen, wobei durch eine entsprechende Werkstoffauswahl zusätzliche
Dämpfungseigenschaften
erzielbar sind, um eine stoßhafte
Belastung vom Seilzug auf die Antriebswelle zu verringern.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnung,
in der verschiedene Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäßen Hebezeugs
nur beispielhaft dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch
den Aufbaus eines Hebezeugs;
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2a einen ausschnittsweisen
Längsschnitt
durch den Kupplungsbereich eines erfindungsgemäßen Hebezeugs;
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2b Ansicht des Details IIb
gemäß 2a, jedoch eine alternative
Ausführungsform darstellend;
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3 einen Schnitt entlang
der Schnittlinie III-III gemäß 2;
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4 einen ausschnittsweisen
Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV gemäß 2;
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5a eine Draufsicht auf ein
Kupplungselement gemäß einer
ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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5b eine Ansicht gemäß 5a, jedoch eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform
eines Kupplungselements darstellend;
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5c eine Ansicht gemäß 5a, jedoch eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform
eines Kupplungselements darstellend und
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6 einen Schnitt entlang
der Schnittlinie VI-VI gemäß 3.
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Die
Abbildung 1 zeigt schematisch
den Aufbau eines als Seilzug ausgebildeten Hebezeugs. Das Hebezeug
umfasst im wesentlichen eine aus einem Motor und einem Getriebe
bestehende Antriebseinheit 1, eine von der Antriebseinheit 1 antreibbare Antriebswelle 2 mit
daran festlegbarem Antriebsflansch 3 sowie eine mit dem
Antriebsflansch 3 drehfest verbindbare Seiltrommel 4,
auf die bzw. von der ein nur schematisch angedeutetes Seil 5 aufwickelbar
beziehungsweise abwickelbar ist.
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Wie
aus der Abbildung 1 ersichtlich,
ist die Seiltrommel 4 mit einer sogenannten „3-Punkt-Lagerung" ausgestattet, bei
der die Seiltrommel 4 über
zwei Lager 6a, 6b auf Seiten der Antriebswelle 2 und über ein
Lager 7 auf Seiten eines der Antriebswelle 2 gegenüberliegenden
Trommelzapfens 8 gelagert ist.
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Da
in der Praxis diese Lager 6a, 6b und 7 bedingt
durch Fertigungs- und Aufstelltoleranzen sowie Verformungen unter
Last nicht immer exakt auf einer Linie fluchtend anzuordnen sind,
kommt es zu Zwängungsspannungen
der gelagerten Bauteile, nämlich in
der Antriebswelle 2 und/oder im Antriebsflansch 3 der
Seiltrommel 4. Um diese unerwünschten und schlecht berechenbaren
Beanspruchungen zu vermeiden, die zusätzlich zur einer als Seilzugkraft
S wirkenden Nutzlast auftreten, ist eine Kupplung vorgesehen, die
winkelbeweglich und längenausgleichend
das Drehmoment der Antriebswelle 2 auf die Seiltrommel 4 überträgt, wie
dies in 2a dargestellt
ist.
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Bei
der in 2a dargestellten
Ausführungsform
ist die Kupplung zwischen dem Antriebsflansch 3 und der
Seiltrommel 4 angeordnet, während der Antriebsflansch 3 seinerseits
verdrehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden ist. Selbstverständlich ist
es auch möglich,
die Kupplung zwischen der Antriebswelle 2 und dem Antriebsflansch 3 anzuordnen,
wobei es in diesem Fall notwendig ist, dass der Antriebsflansch 3 verdrehfest
mit der Seiltrommel 4 verbunden ist. Als dritte Ausgestaltungsform
der Kupplung besteht die Möglichkeit,
die Drehmomentübertragung
sowohl von der Antriebswelle 2 auf den Antriebsflansch 3 als
auch vom Antriebsflansch 3 auf die Seiltrommel 4 mittels
einer Kupplung zu bewerkstelligen.
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Wie
aus der Schnittdarstellung gemäß 3 ersichtlich, besteht die
zwischen dem Antriebsflansch 3 und der Seiltrommel 4 angeordnete
Kupplung aus einem mehrere einzelne Kupplungssegmente 9a aufweisenden
Kupplungselement 9, das im wesentlichen formschlüssig zwischen
den beiden miteinander zu kuppelnden Bauteilen 3, 4 angeordnet
ist. Der genauere Aufbau des Kupplungselements 9 bzw. der
Kupplungssegmente 9a wird nachfolgend zu den Abbildungen 5a bis 5c beschrieben.
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Die
Abbildung 3 zeigt weiterhin,
dass jedes Kupplungssegment 9a des Kupplungselements 9 beidseitig
radial nach außen
und innen weisende Mitnahmenocken 10 aufweist, die zur Übertragung des
Drehmoments in entsprechende Ausnehmungen 11 des Antriebsflansches 3 sowie
der Seiltrommel 4 eingreifen. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen
sind die Mitnahmenocken 10 immer einander unmittelbar gegenüberliegend
radial nach außen
und innen weisend an den Kupplungssegmenten 9a angeordnet.
Selbstverständlich
ist es aber auch möglich,
die Mitnahmenocken 10 der beiden Seiten eines Kupplungssegments 9a versetzt
zueinander an einem Kupplungssegment 9a anzuordnen.
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Die
Abbildungen 5a bis 5c zeigen schließlich drei
Ausführungsformen
zur Ausbildung der aus einzelnen Kupplungssegmenten 9a aufgebauten
Kupplungselemente 9. Bei der in 5a dargestellten ersten Ausführungsform
ist das Kupplungselement 9 quasi einstückig ausgebildet, wobei die
einzelnen Kupplungssegmente 9a über elastische Verbindungsstege 12 miteinander
verbunden sind.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
gemäß 5b weist jedes Kupplungssegment 9a angeformte
Vorsprünge 13 und
entsprechend den Vorsprüngen 13 ausgebildete
Aufnahmen 14 auf, über
die einzelne Kupplungssegmente 9a miteinander koppelbar sind.
Während
das dargestellte Ausführungsbeispiel eine
verrastende Kopplung darstellt, können die Vorsprünge 13 und
Aufnahmen 14 auch beispielsweise rechteckig ausgebildet
sein, so dass diese nicht verrastend, sondern lediglich im wesentlichen
formschlüssig
ineinander greifen.
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Das
Kupplungselement 9 der in 5c dargestellten
dritten Ausführungsform
besteht aus einzelnen voneinander beabstandet angeordneten Kupplungssegmenten 9a.
Diese drei dargestellten Varianten ermöglichen einen Längenausgleich
zwischen den einzelnen Mitnahmenocken 10 und den entsprechenden
Aufnahmen 11 und dadurch eine gleichmäßige Verteilung der Seilzugkraft
S auf die einzelnen Kupplungssegmente 9a.
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Da
die Kupplungssegmente 9a im Bereich der das Drehmoment
auf das andere Bauteil übertragenden
Mitnahmenocken 10 einer starken Scherbeanspruchung ausgesetzt
sind, ist es vorteilhaft, die Mitnahmenocken 10 zumindest
teilweise aus einem härteren
Material als den Rest des Kupplungselements 9 auszubilden.
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Gemäß 6 beinhalten zu diesem Zweck die
Mitnahmenocken 10 einen abscherbeständigen Kern 10a, der
beispielsweise aus Metall hergestellt sein kann; das restliche Kupplungssegment 9a ist dann
aus Kunststoff hergestellt. Grundsätzlich ist es auch möglich gießbare Metalle,
wie beispielsweise Bronzelegierungen, für die Kupplungselemente 9 zu verwenden.
Der abscherbeständige
Kern 10a kann dann entfallen.
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Diese
abscherbeständigen
Kerne 10a haben die Aufgabe, bei einem Versagen der Mitnahmenocken 10 -etwa
durch Abrieb- eine sichere Drehmomentübertragung zwischen den miteinander
gekuppelten Bauteilen zu gewährleisten,
bis das defekte Kupplungselement 9 oder Kupplungssegment 9a ausgetauscht
wird.
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Um
einen Längsversatz
zwischen der Seiltrommel 4 und dem Antriebsflansch 3 ausgleichen
zu können,
sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
die Ausnehmungen 11 zur Aufnahme der Mitnahmenocken 10 der
Kupplungssegmente 9a als Längsnuten 11a und somit
in Axialrichtung der Seiltrommel 4 größer ausgebildet als die entsprechenden,
aufzunehmenden Mitnahmenocken 10. Ein aufgrund dieser Ausbildung
entstehender Spalt 15 ist insbesondere der Abbildung 2a zu entnehmen, während die
Abbildung 4 die Ausgestaltung
einer Längsnut 11a zeigt.
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Die
Abbildungen 2a und 2b zeigen, wie ein Winkelversatz
zwischen den Längsachsen
der Seiltrommel 4 und dem Antriebsflansch 3 und/oder der
Antriebswelle 2 ausgeglichen werden kann. Zu diesem Zweck
ist gemäß 2a eine Anlagefläche 9b des
Kupplungselements 9 an einer Anlagefläche 3a des zu kuppelnden
Antriebsflansches 3 konvex nach außen gewölbt ausgebildet.
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Bei
der alternativen Ausführungsform
gemäß 2b ist die konvexe Wölbung an
der Anlagefläche 3a des
Antriebsflansches 3 ausgebildet. Die entsprechenden konvexen
Wölbungen
der Anlageflächen sind
in den Abbildungen 2a und 2b mit dem Balligkeitsradien
R gekennzeichnet.
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Eine
solchermaßen
ausgebildete Kupplung zeichnet sich dadurch aus, dass sie einfach
aufgebaut ist und bei kleiner Baugröße einen guten Ausgleich auftretender
Fertigungs- und Aufstellungstoleranzen ermöglicht.
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- 1
- Antriebseinheit
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Antriebsflansch
- 3a
- Anlagefläche
- 4
- Seiltrommel
- 4a
- Anlagefläche
- 5
- Seil
- 6a
- Lager
- 6b
- Lager
- 7
- Lager
- 8
- Trommelzapfen
- 9
- Kupplungselement
- 9a
- Kupplungssegment
- 9b
- Anlagefläche
- 10
- Mitnahmenocken
- 10a
- Kern
- 11
- Ausnehmung
- 11a
- Längsnut
- 12
- Verbindungssteg
- 13
- Vorsprung
- 14
- Aufnahme
- 15
- Spalt
- R
- Balligkeitsradius
- S
- Seilzugkraft