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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für Aufzüge, welche besonders vorteilhaft für den energiesparenden Betrieb in Privathäusern geeignet sind.
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Die Aufzugstechnik für die vertikale Beförderung von Personen oder Gütern in Gebäuden umfasst eine Vielzahl von technischen Varianten und Lösungen zur Gewährleistung eines sicheren und störungsfreien Betriebs. Eine wesentliche Rolle in der Aufzugstechnik spielt dabei die Antriebstechnik zum Heben und Senken der oft nicht unerheblichen Lasten. Als Antriebsmittel werden vorzugsweise Elektromotoren-Antriebe verwendet, deren Drehmomente auf entsprechend gestaltete Treibmittel zur Kraftübertragung für die vertikale Bewegung der Aufzugskabine übertragen werden. Dabei können Treibmittel als Tragseile oder Gurte ausgebildet sein, die über Führungsrollen mit der Treibscheibe eines Elektromotor-Antriebs per Kraftschluss gekoppelt sind. Die Aufzugskabine und das Gegengewicht sind zur vertikalen Förderung über entsprechende Rollensysteme durch Stahlseile oder etwas flexiblere Gurte aus Polyurethan, etwa mit eingelassenen Stahlseelen gekoppelt. Neben diesen bekannten Seilantrieben können für geringere Förderhöhen aber auch hydraulische Antriebe zum Einsatz kommen Hydraulische Aufzugsantriebe werden vorwiegend für Förderhöhen von bis zu 20 m und maximale Fördergeschwindigkeiten von bis zu 1 m/s eingesetzt. Die Aufzugskabine wird dabei durch einen hydraulisch betriebenen Kolben im Aufzugsschacht bewegt, der direkt am Kabinenboden angreift. Der Öldruck zur Bewegung des Kolbens wird durch einen Elektromotorantrieb erzeugt und über Ventile gesteuert. Für Personen- oder Kleingüteraufzüge, insbesondere im privaten Bereich sind diese aufwendigen Techniken in der Regel nicht geeignet. Für Aufzüge mit geringer Fahrgeschwindigkeit oder geringer Traglast werden auch Schraubenspindeln mit Umlaufmutter oder Zahnriemen als Antriebs- und Tragmittel verwendet.
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In weniger bedeutenden Ausnahmefällen wird die Antriebskraft über Reibräder auf eine Führungsschiene übertragen. Die Reibräder treiben die Aufzugskabine oder das Gegengewicht an. Dabei wird beim Antrieb des Gegengewichts dessen Auf- und Abwärtsbewegung über Seile mit Umlenkrollen im Aufzugsschachtkopf auf die Aufzugskabine übertragen.
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Ein in Privathäuser einbaubarer Aufzug für Behinderte mit einem Aufzugsschacht ist etwa aus der
DE 19507628 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Aufzug erfolgt die Kraftübertragung auf den Fahrkorb mit einem Seilantrieb über zwei Umlenkrollen und einem Gegengewicht. Die auf- und absteigenden Seil-Antriebsverbindungen (Trum) werden über feste Rollen im Fuß des Aufzugsschachts durch einen Elektromotor mit einem Ausgangsgetriebe angetrieben. Die erhebliche Komplexität des vorgeschlagenen Seilantriebs dürfte sich hier nachteilig auf die Steuerungsmöglichkeiten und die Haltegenauigkeit des Fahrkorbes auswirken.
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Bei weiteren bekannten Antriebskonzepten für Aufzüge, sind der Elektromotor-Antrieb nicht in einem Maschinenraum oberhalb oder unterhalb der Aufzugskabine angeordnet, sondern im Aufzugsschacht an der Seite neben der Aufzugskabine, oder der Antrieb ist am Gegengewicht angeordnet oder in diesem verbaut. Im letzteren Fall muss eine geeignete vertikale Führung des Gegengewichts vorhanden sein, welche insbesondere eine präzise Einstellung der Haltepunkte der angekoppelten Aufzugskabine erlaubt.
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Ein Aufzug mit einem solches Antriebssystem im Gegengewicht ist aus dem US-Patent
US 6,138.799 bekannt. Der den Antrieb bildende Elektromotor ist hier in eine Gegengewichts-Antriebs-Baugruppe integriert und überträgt die notwendige Zugkraft zur Bewegung des Gegengewichts der Aufzugskabine durch seine Kopplung mit einem Zahnriemen der im Aufzugsschacht fixiert ist. Die Kopplung des Elektromotors an den Zahnriemen erfolgt dabei mittels angeflanschter Zahnscheibe und Umlenkrollen formschlüssig.
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Die Zugkräfte dieses sich bewegenden Gegengewicht-Antriebs werden über ein Tragseil und mehrere Umlenkrollen auf die Aufzugskabine übertragen.
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Allen diesen vorbekannten Antriebsarten liegen ein hoher Energiebedarf und damit eine hohe Belastung des Versorgungsstromnetzes zugrunde. Dieser Umstand resultiert insbesondere daraus, dass in der bekannten Aufzugstechnik vornehmlich herkömmliche Elektromotoren mit einem recht hohen Strombedarf verwendet werden, sowie eine komplizierte Anordnung von Führungsrollen und Tragseilen (Tragmittel) zur Bewegung der Aufzugskabine genutzt wird. Weiterhin sollte sich dieser erhöhte technische- und Installationsaufwand für die vorgenannten Lösungen nachteilig auf deren Eignung für Privathäuser oder Kleingüteraufzüge mit gewünschtem geringen Energieverbrauch auswirken.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Antriebssystem für Aufzüge, insbesondere für solche für geringere Traglasten anzugeben, welches die Nachteile dieser vorbekannten Lösungen vermeidet, sowie energiesparend, preiswert und sicher im Betrieb ist. Die Kraftübertragung und die Kopplung der Aufzugskabine an den Antrieb, sowie dessen Motorsteuerung sollen eine genaue Steuerung der Haltepunkte ermöglichen.
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Diese Aufgaben werden durch den kennzeichnenden Teil des ersten Schutzanspruchs in Verbindung mit dessen Oberbegriff gelöst In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung angegeben.
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Erfindungsgemäß wird ein Antriebssystem für Personen- und/oder Lastenaufzüge angegeben, welches einen Zahnriemenantrieb umfasst, der in ein Antriebschassis integriert ist und mindestens zwei Gleichstrom-Getriebemotoren, vorzugsweise zwei bürstenlose Gleichstrom-Getriebemotoren aufweist, die in mindestens zwei Zahnriemen zur Kraftübertragung und präzisen Steuerung der Aufzugskabine eingreifen.
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Dabei ist das Antriebschassis in das Gegengewicht des Aufzugs integriert. Die mindestens zwei Gleichstrom-Getriebemotoren übertragen ihre Drehmomente über ein angeflanschtes Getriebe auf Zahnscheiben und Umlenkrollen und auf die hierdurch geführten Zahnriemen. Dabei sind die Zahnriemen zwischen dem Schachtboden und dem Schachtkopf linear gespannt und befestigt und verlaufen parallel zu den Führungsschienen des Gegengewichts. Das Gegengewicht mit Antriebschassis wird zwischen zwei Führungsschienen zur präzisen vertikalen Bewegung schlittenartig geführt und ist mittels eines Tragseils mit der Aufzugskabine verbunden. Bewegt sich das Gegengewicht nach oben, fährt die Aufzugskabine nach unten und umgekehrt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Gleichstrom-Getriebemotoren als bürstenlose Gleichstrom-Getriebemotoren ausgebildet, welche durch eine geringe Leistungsaufnahme und einen geringeren Energiebedarf gekennzeichnet sind. Dadurch wird es erfindungsgemäß möglich, diese auch über Akkumulatoren und mit Solarstrom oder anderen, alternativ erzeugten Energiequellen zu betreiben. Bei der Anordnung von zwei bürstenlosen Gleichstrom-Getriebemotoren in dem Antriebschassis werden beiden Motoren vorzugsweise erfindungsgemäß übereinander angeordnet und zeigen mit dem jeweilig angeflanschten Getriebe zu den beidseitig des Gegengewichts angeordneten Zahnriemen.
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Die Erfindung soll nun anhand einer 1 und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, in welcher der Elektromotor-Antrieb 2 des erfindungsgemäßen Antriebssystems 1 aus jeweils einem Zahnriemenantriebs 4 auf jeder Seite des Antriebschassis 3 realisiert wird.
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Dabei umfasst jeder Zahnriemenantrieb 4 einen bürstenlosen Gleichstrom-Getriebemotor 2a oder 2b mit einem angeflanschten Getriebe, sowie eine Zahnscheibe 5 und zwei Umlenkrollen 6. Wie aus 1 zu ersehen ist, greifen die mit den jeweiligen Motoren 2a, 2b verbundenen Zahnscheiben 5 in die jeweilig zugeordneten Zahnriemen 4a und 4b formschlüssig zur Kraftübertragung auf die Aufzugskabine ein. Durch die entsprechend präzise ausgelegte Motorsteuerung beider bürstenloser Gleichstrom-Getriebemotoren 2a, 2b und deren Kraftübertragung auf die links und rechts angeordneten und linear gespannten Zahnriemen (4a, 4b), ist das Gegengewicht 12 mit dem Antriebschassis 3 in einer genau steuerbaren Fahrbewegung vertikal auf- und ab bewegbar. Das am oberen Teil des Gegengewichts 12 befestigte Tragseil 9 ist über die im Schachtkopf angeordnete Umlenkrolle 10 mit der Aufzugskabine verbunden, so dass jede vertikale Bewegung des Gegengewichts 12 zur gewünschten vertikalen Bewegung der Aufzugskabine führt. Das Tragseil 9 kann dabei vorzugsweise als die üblichen Stahlseile oder etwa als Traggurt ausgebildet sein. Durch die mit dem Gebäude fest verbundenen beiden Führungsschienen 11 und die formschlüssige Verbindung der Zahnriemenantriebe 4 mit den beiden linear gespannten Zahnriemen 4a, 4b, wird eine hohe Haltegenauigkeit des Gegengewichts 12 und damit der Aufzugskabine oder einer beliebigen Transportplattform für Güteraufzüge erreicht.
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Neben der präzisen Bewegung des Gegengewichts 12, sorgt die Antriebssteuerung der Motoren 2a, 2b auch für eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Antriebssystems 1.
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In einer bevorzugten Ausführung des Antriebssystems 1 sind dessen einzelne Komponenten 1 bis 12, insbesondere die Zahnriemenantriebe 4 für eine maximale Traglast von 450 Kg und eine Aufzugsgeschwindigkeit von bis zu 0,44 m/s für Personenaufzüge und/oder für Behindertenaufzüge mit einer Betriebsgeschwindigkeit von maximal 0,15 m/s und/oder für Kleinlastaufzüge dimensioniert und ausgebildet. Dadurch eignet sich dieses erfinderische Antriebskonzept besonders gut für Personenaufzüge nach EN 81-20 (europäische Norm für Aufzüge), für Behindertenaufzüge nach Maschinenrichtlinien (MaschRL 2006/42/EG), sowie für Kleingüteraufzüge.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Belastung (Eigenmasse, Eigenlast) des Gegengewichts 12 mit dem Antriebschassis 3 auf einen Wert zwischen 40% und 60%, vorzugsweise 50% der möglichen maximalen Traglast des Aufzuges ausgelegt. Dadurch wird erreicht, dass die Belastung der Zahnriemen 4a und 4b, sowie der Motoren 2a und 2b des Elektromotor-Antriebs 2, sowohl bei leerer Aufzugskabine, wie auch bei voller Last immer unterhalb oder im Bereich deren maximalen Belastbarkeit liegen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform verwendet das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 ein- oder mehrere, vorzugsweise zwei bürstenlose Gleichstrom-Getriebemotoren 2a, 2b als Elektromotoren-Antrieb 2 mit einer Betriebsspannung zwischen 24 V und 48 V Gleichspannung. Durch diese recht geringe Leistungsaufnahme der beiden Motoren 2a und 2b, wird es möglich, die Stromversorgung des Antriebssystem 1 mit Akkumulatoren oder anderen geeigneten Energiespeichern oder alternativen Energiequellen, wie Solarstrommodule oder Windkraftanlagen zu betreiben. Bei entsprechender Auslegung, etwa einer Solaranlage, lassen sich die Akkumulatoren leicht aufladen und stehen für einen unterbrechungsfreien Betrieb bereit. Parallel hierzu kann natürlich eine entsprechend ausgelegt Netzstromversorgung zur Verbesserung der Betriebssicherheit vorgesehen werden.
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Die vorliegende Erfindung hat insbesondere den Vorteil, dass durch die Verwendung bürstenloser Gleichstrom-Getriebemotoren ein Antriebssystem vorgeschlagen wird, welches gegenüber den Antrieben herkömmlicher Aufzüge eine bedeutend geringere Leistungsaufnahme und damit einen geringeren Energiebedarf hat.
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Dadurch eignet sich dieses Antriebssystem besonders gut für Aufzüge in Privathäusern zum Personen- oder Behindertentransport oder als Kleinlastenaufzug für verschiedenste weitere Anwendungen.
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Die in vielen Privathaushalten schon vorhandenen Solaranlagen können in Verbindung mit entsprechend ausgelegten Akkumulatoren zum energiesparenden Betrieb dieser erfindungsgemäßen Aufzüge kostengünstig verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebssystem
- 2
- Elektromotor-Antrieb
- 2a
- Gleichstrom-Getriebemotor, bürstenloser Gleichstrom-Getriebemotor -a
- 2b
- Gleichstrom-Getriebemotor, bürstenloser Gleichstrom-Getriebemotor -b
- 3
- Antriebschassis mit Gegengewicht (Gegengewicht-Antriebsbaugruppe)
- 4
- Zahnriemenantrieb (2, 3, 5, 6)
- 4a
- Zahnriemen links
- 4b
- Zahnriemen rechts
- 5
- Zahnscheibe
- 6
- Zahnriemen-Umlenkrollen
- 7
- Zahnriemenbefestigung oben
- 8
- Zahnriemenbefestigung unten
- 9
- Tragseil zur Kabine
- 10
- Umlenkrolle Tragseil, Führungsrollen
- 11
- Führungsschienen Antrieb
- 12
- Gegengewicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19507628 A1 [0004]
- US 6138799 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- EN 81-20 (europäische Norm für Aufzüge) [0018]
- Maschinenrichtlinien (MaschRL 2006/42/EG) [0018]
