DE3431094C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine motorgetriebene Winde mit über Kupplungen einschaltbaren Stufen eines Planetengetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS 11 28 103 ist ein Elektroflaschenzug, insbesondere für den Transport feuerflüssiger Massen bekannt mit einem Planetengetriebe, dessen Planetenträger fest angeordnet ist. Der Innenkranz des Getriebes dreht sich mit einer verringerten Drehzahl gegenüber dem Sonnenrad. Das Planetenrad befindet sich dabei immer außerhalb des Ölbades, wodurch es - insbesondere bei sehr kompakt gebauten Hochleistungsgetrieben - zu Lagerausfällen kommen kann. Weiterhin ist auch die Ausbildung der Reibfläche, die mit einem Konus zusammenwirkt, sehr aufwendig, und es ergeben sich relativ große Verschiebewege, und damit verbunden ist ein größerer Luftspalt im Magneten notwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine motorgetriebenen Winde der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Antrieb bei gleichbleibender Drehzahl des Motors durch Umschalten des Getriebes eine möglichst schnelle Änderung der Geschwindigkeit beliebig häufig ermöglicht und der gleichzeitig als Überlastschutz genutzt werden kann. Gleichzeitig sollen durch mangelnde Schmierung verursachte Lagerausfälle vermieden und eine optimale Lastverteilung erreicht werden.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 5.

Das schnelle Hochlaufen auf hohe Geschwindigkeiten ist möglich durch die geringen Schwungmassen der zu beschleunigenden Teile, und zwar Hohlrad und Planetenträger, in Verbindung mit dem hohen Bremsmoment bewirkt durch die energiebaufschlagten Elemente (Elektromagnete). Beim Reduzieren der Geschwindigkeiten werden Umschaltzeiten erreicht, die im 1/10-Sekundenbereich liegen.

Die Erfindung kann in beiden Schaltstufen als Überlastschutz benutzt werden. Dies wird erreicht durch die Nutzung der reibschlüssigen Verbindung als Rutschkupplung zwischen den energiebeaufschlagten Elementen (Elektromagnete) bzw. dem Planetenträger sowie der Lamelle und der Druckscheibe. Dabei können, bedingt durch die praktischen Anforderungen an die Winde, unterschiedliche Grenzwerte eingestellt werden.

Werden als energiebeaufschlagte Elemente Elektromagnete eingesetzt, so wird im entregten Zustand der Elektromagnete der Reibschluß zwischen den Reibflächen des Planetenträgers, der Lamelle und der Druckscheibe durch die Federkraft der sich am Gehäuse abstützenden Feder bewirkt. Im erregten Zustand der Elektromagnete wird der Reibschluß durch die Reibflächen an dem Elektromagnet und der Druckscheibe bewirkt. Im letztgenannten Schaltfall werden folgende Forderungen an die Funktion der Rutschkupplung erfüllt:

Hohe Ansprechgenauigkeit, einfache und exakte Einstellbarkeit und Minimieren der Kraftsteigerung beim Blockieren der Last. Dabei werden diese Forderungen kostenmäßig bei der Erfindung zufriedenstellend erfüllt.

Bei der vorliegenden Erfindung ist die magnetische Anzugskraft deutlich höher im Vergleich zur Federkraft. Dabei ist die Wirkrichtung der Feder entgegen der Wirkrichtung des Elektromagneten gerichtet. Der hohe Kraftunterschied bei der entgegengesetzten Wirkrichtung von Feder und Elektromagnet ermöglichen ein sauberes Ansprechen der Kupplung, da gerade in der Laststufe die Funktion der Reibkupplung unabhängig von der evtl. erlahmenden Federkraft ist. Hinzu tritt, daß die Kupplung im Öl arbeitet, so daß keinerlei Korrosion auftreten kann. Durch die Anordnung der Reibflächen an der Druckscheibe und dem Elektromagneten sowie die Größe des Luftspaltes im Vergleich zur elektromagnetischen Kraft ergibt sich eine starke Unabhängigkeit des Rutschwertes vom Verschleiß der Reibflächen. Eine bei niedrigen Temperaturen geringe Abnahme des Rutschwertes (Viskosität des Öls beeinflußt geringfügig den Luftspalt und damit die Haltekraft des Magneten) wird im Überlastungsfall schon nach wenigen Umdrehungen kompensiert.

Durch den Einsatz der Scheibe mit den Reibflächen ist insgesamt eine relativ geringe Federkraft zur Übertragung der über die Antriebswelle eingeleiteten Drehmomente auf die Planetenträger erforderlich.

Eine Einstellung des Rutschwertes in der Arbeitsphase geschieht von außen, u. z. durch Veränderung der Spannung am Elektromagneten. Dabei ist eine exakte Einstellbarkeit der Rutschkupplung unter Berücksichtigung des aktuellen Luftspaltes möglich. Außerdem ist die Funktionssicherheit unabhängig vom Verschleiß der Reibflächen gegeben. Die zwangsläufig durch Verschleiß auftretende Vergrößerung des Luftspaltes zwischen Elektromagnet und Druckscheibe vermindert zwar die Wirkung der Magnetkraft auf die Druckscheibe, bedingt durch die geringe Federkraft der Feder wird die Bremsfunktion des Elektromagneten hierdurch jedoch nicht beeinträchtigt.

Die Grundeinstellung des Luftspaltes von 0,5 mm wird vor Einbau des Getriebes mit der Stellschraube vorgenommen. Eine erneute Korrektur ist nach normalem Betrieb der Winde nicht mehr notwendig.

Die Kraftsteigerung beim Blockieren der Last ist bei dem Windenantrieb minimal, da die Schwungmasse des Antriebes durch Durchrutschen der Druckscheibe mit dem Hohlrad neutralisiert wird. Lediglich die Beschleunigung dieser relativ geringen Schwungmassen auf eine entsprechend der Übersetzung kleine Drehzahl bewirkt eine Kraftsteigerung, die jedoch für die Praxis vernachlässigbar klein ist.

Mit dem Windengetriebe lassen sich Geschwindigkeitsabstufungen, je nach Übersetzungsverhältnis der Antriebsstufe, in Größenordnungen von mindestens 1 : 3,5 bis 1 :10 erzielen. In der Regel wird die niedrige Geschwindigkeit die eigentliche Arbeitsgeschwindigkeit, während die schnelle Geschwindigkeit zum Abspulen bzw. Straffhalten des Seiles benutzt wird.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Schaltzustand "Schlappseilzug" und

Fig. 2 den Schaltzustand "Lastzug".

In den Fig. 1 und 2 wird das Antriebsmoment über die Antriebswelle 9 in das Planetengetriebe 20 eingeleitet, über das Sonnenrad 9 b auf die Planetenräder 10 c, von dort auf die Planetenträger 10, das Sonnenrad 10 b, über die Planetenräder 12 a, den Planetenträger 12, über das Sonnenrad und die Planetenräder auf den Planetenträger 16 und somit auf die Antriebswelle 17 übertragen.

In der Fig. 1 drückt die sich am Gehäusedeckel 3 a abstützende Feder 6 über das Axiallager 7 die Druckscheibe 5 mit der Reibfläche 5 a gegen die Reibfläche 8 a der Lamelle 8, und die Reibfläche 8 b der Lamelle 8 gegen die Reibfläche 10 a des Planetenträgers 10 der ersten Stufe. Die Lamelle 8 ist mit der Welle 9 durch die Innenverzahnung 8 c mit der Außenverzahnung 9 a der Antriebswelle 9 formschlüssig verbunden. In diesem Schaltzustand dreht sich das über das Membranblech mit der Druckscheibe 5 verbundene Hohlrad 1 im Gehäuse 3 des Planetengetriebes 20. Zwischen dem Gehäuse 3 und dem Hohlrad 1 ist das Wälzlager 2 angeordnet.

Zwischen der Druckscheibe 5 und dem Elektromagneten 13 bildet sich der Luftspalt 18. Der Luftspalt 18 ist über die Stellschraube 14 einstellbar. Durch Verdrehen der Stellschraube 14 wird das Druckstück der Abtriebsstufe axial verschoben. Das Druckstück 15 steht in Kontakt mit der Sonnenradwelle 12 b. Zwischen der Sonnenradwelle 12 b und dem Sonnenrad 10 b ist das Druckstück 11 angeordnet. Das Sonnenrad 10 b ist mit dem Planetenträger 10 verbunden, gegen dessen Reibfläche 10 a die Lamelle 8, und an die wiederum die Druckscheibe 5 andrückbar angeordnet ist, so daß bei axialer Verschiebung des Druckstückes 11 über die oben erwähnten Elemente 10 b, 10, 8 und 5 die Größe des Spaltes 18 verändert wird.

In Abhängigkeit der Kraft der Feder 6 kann in dieser Schaltstufe die Rutschkupplung als Überlastschutz genutzt werden. Beim Überschreiten der durch die Feder 6 vorgegebenen Normalkraft rutschen die Flächen 5 a, 8 a bzw. 8 b und 10 a der Bauteile Planetenträger 10, Lamelle 8 und Druckscheibe 5 gegeneinander.

In der Fig. 2 sind die Elektromagnete 13 erregt und ziehen die Druckscheibe 5 an, so daß die Reibfläche 5 b der Druckscheibe 5 mit der Reibfläche 13 a des Elektromagneten 13 kraftschlüssig in Kontakt tritt. Die Druckscheibe 5 hält mittels des Membranbleches 4 das Hohlrad 1 gegen Verdrehen fest. Die Planetenräder 10 c kämmen bei erregtem Elektromagneten 13 mit dem Innenzahnkranz 1 a des feststehenden Hohlrades 1.

Durch Abstimmen der Federkraft der Feder 6 zur Anzugskraft des Elektromagneten 13 kann die Normalkraft auf die Reibflächen 13 a und 5 b eingestellt werden, so daß in diesem Schaltzustand die Rutschkupplung als Überlastschutz genutzt werden kann.

Claims (5)

1. Motorgetriebene Winde mit über eine Kupplung einschaltbaren Stufen eines Planetengetriebes, wobei das Hohlrad der einen Planetengetriebestufe direkt in dem Gehäuse gelagert ist und einen mit den Planetenrädern kämmenden Innenzahnkranz besitzt und wobei energiebeaufschlagte Elemente sowie Federelemente vorgesehen sind, die entgegengesetzt wirkend ein Kupplungselement koaxial zur Mittenachse des Planetengetriebes bewegen, wodurch entweder mit den energiebeaufschlagten Elementen oder mit der einen Planetengetriebestufe eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als am Hohlrad (1) der einen Planetengetriebestufe befestigte, eine sich radial zur Mittenachse entsprechende, mit einer Zentralbohrung versehene Scheibe (5) ausgebildet ist, die zwei Reibflächen (5 a, 5 b) aufweist, wobei die eine Reibfläche (5 a) mit dem Planetenträger (10) der einen Planetengetriebestufe und die andere Reibfläche (5 b) mit den energiebeaufschlagten Elementen in die kraftschlüssige Verbindung bringbar ist.

2. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die energiebeaufschlagten Elemente (13) Elektromagnete sind.

3. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Scheibe (5) und dem Planetenträger (10) der einen Planetengetriebestufe eine axial zur Antriebswelle (9) angeordnete Lamelle (8) angeordnet ist.

4. Winde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Antriebswelle (9) in der Nähe des Sonnenrades (9 b) der einen Planetengetriebestufe eine Verzahnung (9 a) vorgesehen ist, mit der die Lamelle (8) in formschlüssiger Verbindung steht.

5. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (5) mittels eines Membranbleches (4) an dem Hohlrad (1) der einen Planetengetriebestufe befestigt ist.