DE4446443C2 - Winde mit einer als Freifallbremse verwendbaren Kupplung - Google Patents
Winde mit einer als Freifallbremse verwendbaren KupplungInfo
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- DE4446443C2 DE4446443C2 DE4446443A DE4446443A DE4446443C2 DE 4446443 C2 DE4446443 C2 DE 4446443C2 DE 4446443 A DE4446443 A DE 4446443A DE 4446443 A DE4446443 A DE 4446443A DE 4446443 C2 DE4446443 C2 DE 4446443C2
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Description
Die Erfindung betrifft eine motorbetreibbare Winde mit einem zumindest zweistufigen
Planetengetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solch eine Winde wird durch die DE 41 34 722 A1 gelehrt. Bei der daraus bekannten
Winde, die auch als Freifallwinde benutzt werden kann, werden zumindest zwei in Reihe
geschaltete Planetengetriebestufen eingesetzt, wovon eine als Abtriebsplanetenstufe ähnlich
einem koaxialen Stirnradgetriebe arbeitet. Bei diesem bekannten Getriebe ist beispielsweise
das Hohlrad einer Eingangsplanetenstufe über eine feinfühlige Lamellenbremse mit
ausreichender thermischer Belastbarkeit leistungsverzehrend im Schlupfbetrieb bremsbar, so
daß eine Last mit hoher Geschwindigkeit im freien Fall abgesenkt und das Abspulen eines
Seils von einer Windentrommel durch den Schlupf der Bremse kontrolliert werden kann.
Derartige Winden werden in jüngerer Zeit mit Vorteil in Bohrgeräten und Seilbaggern
eingesetzt, um dort als zusätzlichen Arbeitsmodus den freien Fall einer Last ermöglichen.
Die Winden werden ausschließlich mit Motoren betrieben, die bevorzugt als Hochdruck-
Hydraulikmotoren arbeiten. Die sogenannte Freifallbremse stellt eines der Reaktionsglieder
dar, die notwendig sind, damit das Windengetriebe mit nur einem Freiheitsgrad betrieben
wird, wodurch eine definierte Hubübersetzung entsteht. Ist beispielsweise ein Greifer
hochgezogen, dann wird die Freifallbremse geöffnet, wobei bevorzugt der Hydraulikmotor
stehenbleibt und dessen Antriebswelle durch eine Eingangsbremse gebremst wird. Für den
Hubbetrieb ist diese Winde stets darauf angewiesen, daß für den Antriebsmotor elektrische
oder hydraulische Energie zur Verfügung steht.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Winde zu schaffen, die einen
definierten, sicheren Freifallbetrieb erlaubt, dabei möglichst klein baut und einen
gleichmäßigen Kraftfluß von einem Antrieb über ein zumindest zweistufiges Planetengetriebe
auf eine Windentrommel aufweist.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst.
Eine Winde nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 weist erfindungsgemäß eine feinfühlig
regulierbare Lamellenkupplung als Schlupfglied auf, das sowohl als Kupplung und auch als Freifallbremse
zwischen den Planetenträger oder das Hohlrad der Antriebsplanetenstufe und die
Windentrommel geschaltet ist. In Verbindung mit der Ausgestaltung nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1 entsteht durch die erfindungsgemäße Kupplung für den Hubbetrieb der
Winde ein Planetenkoppelgetriebe, bei dem das Schlupfglied die Kopplung zwischen zwei
auf die Windentrommel abtreibenden Planetenstufen herstellt.
Wegen der damit erzielten Verzweigung der aufzunehmenden Momente ist der Kraftfluß im
Getriebe gleichmäßig und das Getriebe baut klein, was der Handhabung der Winde und
deren Einsatzmöglichkeiten zugute kommt.
Da diese Kupplung nach der Erfindung
eine feinfühlig regulierbare Lamellenbremse ist, kann eine freifallende Last
leistungsverzehrend im Schlupfbetrieb abgebremst werden. Das Schlupfglied selbst ist
dementsprechend mit einer ausreichenden thermischen Belastbarkeit ausgelegt. Durch den
feinfühlig regulierbaren Schlupf kann die Last standig kontrolliert abgesenkt werden. Die
feinfühlige Regulierbarkeit des Schlupfglieds ermöglicht dessen Einsatz in der Doppelfunk
tion als Kupplung und Freifallbremse.
Die Anordnung des Schlupfglieds zwischen dem Planetenträger oder dem Hohlrad der
Antriebsplanetenstufe und der Windentrommel eröffnet zusätzlich die Möglichkeit, mit einer
Handkurbel an die schnelldrehenden und daher geringe Drehmomente aufnehmenden
Sonnenräder der Antriebs- und der Abtriebsplanetenstufe heranzukommen. Durch die
Verwendung einer Handkurbel würden sich neue Einsatzmöglichkeiten für die erfindungs
gemäße Winde eröffnen, nämlich dort, wo ein niemals gänzlich auszuschließender Ausfall
eines Antriebsmotors nicht hingenommen werden kann, wie dies im Rettungsdienst,
beispielsweise auf See oder in den Bergen, der Fall ist.
Vorzugsweise ist das Schlupfglied zur Herstellung eines Reibschlusses, insbesondere für den
Hubbetrieb, mit einer Vorspannkraft beaufschlagbar. Zum Herstellen des Reibschlusses
zwischen einem Primärteil und einem Sekundärteil des Schlupfglieds wirkt die Vorspann
kraft, vorzugsweise eine Federkraft, über ein Kraftübertragungsstück, das am Primärteil
angeordnet ist, auf Bremselemente, insbesondere Lamellen, die am Primärteil verschiebbar
angeordnet sind. Vorzugsweise ist das Kraftübertragungsstück am Primärteil schwenkbar,
insbesondere in der Art eines Kipphebels, befestigt.
Bevorzugterweise ist das Schlupfglied nicht nur durch die Vorspannkraft, sondern statt
dessen oder zusätzlich dazu bei Drehung der Windentrommel durch Fliehkräfte in
Reibschluß bringbar.
Erfindungsgemäß wird die Fliehkraft durch das gleiche Kraftübertragungsstück wie die
Vorspannkraft auf das Schlupfglied übertragen. Damit auch eine wahlweise Beaufschlagung
durch die Vorspannkraft oder die Fliehkraft möglich ist, kann bevorzugterweise die
Vorspannkraft durch ein Schaltmittel von dem Schlupfglied genommen werden, während die
Fliehkraft bei Drehung der Windentrommel ständig, die Vorspannkraft unterstützend oder
alleine, wirkt. Durch die Fliehkraftbeaufschlagung ist es möglich, daß bei Abwärtshub der
Last und Stillsetzen der Motorantriebswelle in absolut zuverlässiger Weise ein Bremsmoment
durch die Freifallbremse erzeugt wird, das mit zunehmender Abwärtsgeschwindigkeit
zunimmt, wodurch eine eindeutige Grenzgeschwindigkeit der absinkenden Last eingehalten
werden kann.
Erfindungsgemäß wirkt die Vorspannkraft über ein Betätigungsmittel auf das Kraftüber
tragungsstück. Das Betätigungsmittel ist dabei in eine Stellung festlegbar, in der keine
Vorspannkraft auf das Kraftübertragungsstück wirkt. In dieser Stellung kann nur noch die
Fliehkraft wirken. Hierfür ist das Betätigungsmittel an einem festlegbaren Ausrücklager
befestigt. Zum Festlegen dieses Ausrücklagers ist das Schaltmittel erfindungsgemäß in
Richtung einer Drehachse der Windentrommel verschiebbar und weist einen Anschlag auf,
mit dem es bei seinem Verschieben gegen das Ausrücklager drückt und dadurch das
Betätigungsmittel außer Eingriff auf das Kraftübertragungsmittel bringt.
Vorzugsweise sind mehrere Kraftübertragungsstücke im Umfangsbereich des Schlupfglieds
gleichmäßig verteilt angeordnet.
Da das Schlupfglied selbst und damit einhergehend auch die Kraftübertragungsstücke samt
der zum Erzeugen der Vorspannkräfte bzw. der Fliehkräfte notwendigen Mittel von der
Drehachse der Windentrommel entfernt, insbesondere koaxial dazu, angeordnet sind, bleibt
ein zentraler Zugang im Bereich der Trommeldrehachse zu den schnelldrehenden und daher
wenig Drehmoment aufnehmenden Sonnenräder frei. Zumindest auf eines dieser Sonnenräder
wird erfindungsgemäß eine Handkurbel zum Anheben einer Last von Hand aufgeschaltet.
Hierzu weist die Handkurbel, insbesondere deren Kurbelwelle, zumindest ein Aufschaltmittel
auf, über das sie mit der Antriebsplanetenstufe verbunden werden kann. Bei dem bzw. bei
den Aufschaltmitteln handelt es sich um Zahnräder, die vorzugsweise durch Verschieben der
Handkurbel bzw. der Kurbelwelle in Richtung der Drehachse der Windentrommel wahlweise
mit dem Sonnenrad oder dem Planetenträger der Antriebsplanetenstufe, der seinerseits das
Sonnenrad der Abtriebsplanetenstufe antreibt, in Eingriff gebracht werden kann bzw.
können. Obwohl grundsätzlich ein solches Aufschaltmittel genügen würde, wird an der
Handkurbel bzw. auf der Kurbelwelle jeweils ein Aufschaltmittel für das Sonnenrad und ein
anderes Aufschaltmittel für den Planetenträger angeordnet. Hierdurch wird der Handbetrieb
mit zwei Hubübersetzungen mit unterschiedlichem Kraftaufwand möglich.
Erfindungsgemäß sind das Schaltmittel und die Handkurbel derart miteinander verbunden,
daß die Handkurbel beim Verschieben des Schaltmittels von diesem mitgenommen wird. Das
Schaltmittel erfüllt somit eine Doppelfunktion, indem es zum einen das Betätigungsmittel
bzw. die Betätigungsmittel im Falle mehrerer gleichmäßig am Umfang des Hohlrads der
Antriebsplanetenstufe verteilt angeordneter Kraftübertragungsstücke außer Eingriff zu diesem
Kraftübertragungsstück bzw. diesen Kraftübertragungsstücken bringt und zum anderen die
Handkurbel mit einem der Sonnenräder der beiden Planetenstufen verbindet.
Eine besonders platzsparende Konstruktion besteht darin, daß das Schaltmittel durch eine
Schalthohlwelle gebildet wird, in der die Handkurbelwelle drehgelagert und vorzugsweise
axial fixiert ist. Die Schalthohlwelle wird ihrerseits mittels eines Hebels durch Verdrehen,
beispielsweise über eine Spindel, in ihre verschiedenen Verschiebepositionen gebracht.
Vorzugsweise wird der Hebel dazu in einer Schaltkulisse geführt, in der er mit einer an ihm
angebrachten Kugelraste in den gewünschten Verschiebepositionen verrastbar ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Verschiebepositionen um die Positionen "Lasthub
mit Handkraft langsam", "Lasthub mit Handkraft schnell", in denen eine Last mit der
Handkurbel angehoben wird, und "Lasthub mit Motorkraft", in denen das Schlupfglied
jeweils durch die Vorspannkraft in Reibschluß gebracht und gehalten wird und schließlich
die Position "Last definiert absenken", in der nicht die Vorspannkraft, sondern lediglich eine
mit steigender Drehzahl der Windentrommel steigende Fliehkraft auf das Schlupfglied wirkt.
Die einfache Verstellbarkeit der Betriebsart der Winde wirkt sich auch vorteilhaft für die
Anwendung der erfindungsgemäßen Winde im Rettungseinsatz, beispielsweise auf Schiffen,
aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen die Antriebswelle vom
Antriebsmotor auf das Sonnenrad der Antriebsplanetenstufe eine Freilaufkupplung geschaltet,
die ein Drehen der Antriebswelle entgegen der Drehrichtung des Antriebsmotors verhindert.
Durch die Freilaufkupplung wird das Reaktionsmoment zum Stillsetzen der Antriebswelle
übertragen. Die Freilaufkupplung sorgt zusammen oder auch alternativ zu der auf der
Antriebswelle des Motors angeordneten geschlossenen Haltebremse, daß das Sonnenrad der
Antriebsplanetenstufe stillsteht, wenn im freien Fall bei Absenken der Last eine Relativ
drehzahl entstehen soll an dem Schlupfglied. Die Freilaufkupplung stellt gleichermaßen
sicher, daß bei Wegfall des Lasthubs durch Handkraft die Last in der Schwebe bleibt und
nicht von selbst absinken kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand einer einzigen Figur
beschrieben.
Die Figur zeigt eine Winde 1 mit einer Windentrommel 2, die durch einen Motor 15 über ein
zweistufiges Planetengetriebe angetrieben wird bzw. antreibbar ist.
Der Motor 15 treibt über eine Antriebswelle 16 ein Sonnenrad 43 einer Antriebsplaneten
stufe 42 an. Dieses Sonnenrad 43 steht mit Planetenrädern in Eingriff, die ihrerseits mit
einem Hohlrad 48 der Antriebsplanetenstufe 42 kämmen. Ein Planetenträger 44 der
Planetenräder der Antriebsplanetenstufe 42 ist drehsteif mit einem Sonnenrad 23 einer
Abtriebsplanetenstufe 22 verbunden. Es erfolgt somit über den Planetenträger 44 der Abtrieb
von der Antriebsplanetenstufe 42 auf die Abtriebsplanetenstufe 22. Der Planetenträger 44
umschließt die Antriebswelle 16 konzentrisch. Das Sonnenrad 23 kämmt mit Planetenrädern
der Abtriebsplanetenstufe 22, deren Planetenträger 24 zur Aufnahme des Reaktionsmoments
an einem Rahmen 3 der Winde 1 abgestützt ist. Die Planetenräder der Abtriebsplanetenstufe
22 kämmen mit deren Hohlrad 28, das drehsteif mit der Windentrommel 2 verbunden ist.
Die Windentrommel 2 ist gegenüber dem Hohlrad 48 der Antriebsplanetenstufe 42
drehgelagert. Das Hohlrad 48 trägt ein Primärteil 48a
einer Lamellenkupplung 11. Mit dem Primärteil 48a sind Lamellen der
Lamellenkupplung 11 drehsteif und in Richtung einer Drehachse der Windentrommel 3
geradverschiebbar verbunden. Mit der Windentrommel 2 ist als Gegenstück zum Primärteil
48a ein Sekundärteil 48b der Lamellenkupplung drehsteif verbunden. Die Lamellen des
Primärteils 48a sind an verschiebbaren Innenringen zweier beidseitig der Lamellenkupplung
11 angeordneter Drehlager zwischen dem Hohlrad 48 und dem Windenrahmen 3 befestigt,
deren jeweiligen Außenringe an der Windentrommel 2 angebracht sind. Zur Erhöhung der
Stabilität ist das Primärteil 48a bzw. das Hohlrad 48 zusätzlich auf dem Planetenträger 24
der Abtriebsplanetenstufe 22 drehgelagert. Zu diesem Zweck sind die am Windenrahmen 3
fixierten Achsen des Planetenträger 24 ein Stück über die Planetenräder der Abtriebs
planetenstufe 22 hinaus verlängert.
Wird die Lamellenkupplung 11 geschlossen, indem die Lamellen des Primärteils 48a gegen
die des Sekundärteils 48b gedrückt werden, so wird die Antriebsplanetenstufe 42 mit der
Abtriebsplanetenstufe 22 über die Windentrommel 2 gekoppelt. Es entsteht ein zweistufiges
Planetenkoppelgetriebe mit einem sehr gleichmäßigen Kraftfluß von der Antriebswelle 16
durch die beiden Planetenstufen 42 und 22 auf die Windentrommel 2.
Alternativ könnte auch das Hohlrad 28 am Windenrahmen 3 abgestützt und dementsprechend
der Planetenträger 24 drehsteif mit der Windentrommel 2 verbunden sein. Auch könnte der
Abtrieb von der Antriebsplanetenstufe 42 auf die Abtriebsplanetenstufe 22 über deren
Hohlrad 48 anstatt über deren Planetenträger 44 erfolgen. Statt des Hohlrads 48 würde in
dieser Ausführungsform der Planetenträger 44 der Antriebsplanetenstufe 42 als Träger für
das Primärteil 48a der Lamellenkupplung 11 dienen.
Die Lamellenkupplung 11 ist bei ausreichender thermischer Belastbarkeit als feinfühlig
regulierbares Schlupfglied ausgebildet, das reibungsverzehrend einen kontrollierten Freifall
einer an einem Seil der Windentrommel 2 befestigten Last gestattet. Kontrolliert heißt
hierbei, daß die Last zwar unter ihrem Eigengewicht absinkt, das Absinken jedoch durch
einen feinfühlig regulierbaren Reibungsverzehr in der Lamellenkupplung 11 kontrolliert wird. Die
Antriebswelle 16 wird im Freifallbetrieb der Winde 1 stillgesetzt. Hierzu wird die
Antriebswelle 16 durch eine Haltebremse 6 gebremst. Die Haltebremse 6 ist als Lamellen
bremse ausgeführt. Ein Primärteil der Haltebremse 6 ist am Windenrahmen 3 und ein
Sekundärteil an der Antriebswelle 16 entsprechend befestigt. Die Haltebremse 6 steht unter
einer Vorspannkraft, so daß sie bei Wegfall ihrer Energiezufuhr die Antriebswelle 16 brennt
bzw. festsetzt.
Da für das Stillsetzen der Antriebswelle 16 dort ein Reaktionsmoment übertragen werden
muß, ist zwischen der Antriebswelle 16 und dem Sonnenrad 43 der Antriebsplanetenstufe
42 eine Freilaufkupplung 17 angeordnet. Die Freilaufkupplung 17 sorgt dafür, daß
zusammen mit oder alternativ zu der durch eine Vorspannkraft, insbesondere durch
Federdruck, geschlossenen Haltebremse 6, das Sonnenrad 43 stillsteht, wenn im Freifall
betrieb bei Absinken der Last eine Relativdrehzahl an der in diesem Betriebsmodus als
Freifallbremse wirkenden Lamellenkupplung 11 entstehen soll. Die Freilaufkupplung 17
verhindert dabei ein Drehen des Sonnenrads 43 der Abtriebsplanetenstufe 42 entgegen der
Drehrichtung im Hubbetrieb.
Am Primärteil 48a der Lamellenkupplung 11 ist ein Kraftübertragungsstück 50 - im
folgenden seiner Wirkungsweise wegen Druckstück genannt - schwenkbar befestigt. Das
Druckstück 50 ist durch eine Vorspannkraft, im Ausführungsbeispiel durch die Kraft einer
am Umfang des Primärteils 48a angeordneten Feder 12, beaufschlagbar, so daß es mit einer
Nase 50a gegen die Lamellen des Primärteils 48a drückt. Hierdurch wird ein Reibschluß
zwischen dem Primärteil 48a und dem Sekundärteil 48b und somit zwischen dem Hohlrad
48 und der Windentrommel 2 hergestellt. Die Nase 50a drückt dabei gegen den Innenring
der Drehlager zwischen der Windentrommel 2 und dem Hohlrad 48. Am Umfang des
Primärteils 48a sind mehrere solcher federkraftbeaufschlagbaren Druckstücke 50 gleichmäßig
verteilt angeordnet.
Die Federn 12 wirken jeweils über ein Betätigungsmittel 18b, das in der Art einer
Kupplungsmuffe ausgebildet ist, auf den Teil eines Druckstücks 50, der von der Nase 50a
aus gesehen über das Schwenklager 49 des Druckstücks 50 verlängert ist. Die Druckstücke
50 wirken somit wie Kipphebel.
An jedem der Druckstücke 50 ist eine Fliehkrafteinrichtung befestigt. Die wesentlichen
Elemente jeder dieser Fliehkrafteinrichtungen sind ein Fliehgewicht 13, eine Führung 51 und
eine Regelfeder 52. Die Führungen 51 werden im Ausführungsbeispiel durch gerade Wellen
gebildet. Jedes der Fliehgewichte 13 ist entlang seiner Führung 51 gegen den Druck der
jeweiligen Regelfeder 52 geradverschiebbar angeordnet. Die Wellen 51 sind ihrerseits an den
Druckstücken 50 fest angebracht. Sie weisen unter einem Winkel von mindestens 40°,
bevorzugterweise von etwa 60°, von der Drehachse der Windentrommel 2 weg. Die
Mittellinien der Wellen 51 laufen beim Drehen des Primärteils 48a somit auf einem
Kegelmantel mit einem Öffnungswinkel von zumindest 80° und bevorzugterweise von etwa
120° um. Bei einer Drehung des Primärteils 48a bewegen sich die Fliehgewichte 13 entlang
ihrer Führungen 51 gegen den Druck der Regelfedern 52 aufgrund der auf sie wirkenden
Fliehkräfte nach außen. Durch die Reaktionskräfte werden die Druckstücke 50 entsprechend
um ihre Drehlager 49 geschwenkt, so daß sie mit ihren Nasen 50a die verschiebbar
angeordneten Lamellen des Primärteils 48a gegen die Lamellen des Sekundärteils 48b der
Lamellenkupplung 11 drücken und dadurch einen Reibschluß herstellen oder verstärken.
Damit die Lamellenkupplung 11 als Freifallbremse wirken kann, d. h. um den Freifallbetrieb der
Winde 1 zu ermöglichen, kann die durch die Federn 12 erzeugte Vorspannkraft von dem
Druckstück 50 und damit von der Lamellenkupplung 11 genommen werden. Zu diesem
Zweck ist als Schaltmittel eine Schalthohlwelle 59 am Windenrahmen 3 in Richtung der
Drehachse der Windentrommel 2 geradverschiebbar angeordnet. Das Verschieben der
Schalthohlwelle 59 erfolgt durch Verdrehen derselben über einen zwischen der Schalthohl
welle 59 und dem Windenrahmen 2 ausgebildeten Spindeltrieb 63. Das Verdrehen der
Schalthohlwelle 59 kann von Hand über einen Hebel 60 erfolgen. Auf der Schalthohlwelle
59 ist ein Drehlager 18a in Längsrichtung der Schalthohlwelle 59 verschiebbar angeordnet.
An einem Außenring des Drehlagers 18a ist das Betätigungsmittel 18b befestigt, das sich
zusammen mit dem Primärteil 48a der Lamellenkupplung 11 dreht. Die Schalthohlwelle 59, an
deren inneren Ende das als Ausrücklager wirkende Drehlager 18a für das Betätigungsmittel
18b angeordnet ist, weist einen Anschlag 59a für das Ausrücklager 18a auf, mit dem sie
beim Verschieben gegen dieses Ausrücklager 18a drücken kann. Liegt der Anschlag 59a am
Anrücklager 18a an, so wird beim weiteren Verschieben der Schalthohlwelle 59 das
Ausrücklager 18a durch den Anschlag 59a, beispielsweise einem Seegerring, mitgenommen,
wodurch die Betätigungsmittel 18b von den Druckstücken 50 abrücken und die Lamellen
kupplung 11 geöffnet wird.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Lamellenkupplung 11 zwischen der Windentrommel
2 und dem Hohlrad 48 oder dem Planetenträger 44 der Antriebsplanetenstufe 42 wird ein
Zugang für eine Handkurbel 53 zu den Sonnenrädern 23 und 43 der beiden Planetenstufen
22 und 42 eröffnet. Eine Kurbelwelle 54 der Handkurbel 53 ist in Verlängerung der
Antriebswelle 16 an der dem Motor 15 gegenüberliegenden Seite der Winde 1 angeordnet.
Die Kurbelwelle 54 ist in der Schalthohlwelle 59 konzentrisch drehgelagert und axial
gegenüber der Schalthohlwelle 59 fixiert. Beim Drehen der Schalthohlwelle 59 und deren
damit einhergehender Längsverschiebung wird die Kurbelwelle 54 daher gleichermaßen in
Richtung der Drehachse der Windentrommel 2 längsverschoben. An ihrem inneren Ende
weist die Kurbelwelle 54 zwei Aufschaltmittel in Form eines Außenzahnkranzes 55 und eines
Innenzahnrads 56 auf. Die Gegenstücke zu diesen beiden Aufschaltmitteln 55 und 56 werden
durch ein Innenzahnrad 58, das an den durch die Planetenräder der Antriebsplanetenstufe
42 hinaus verlängerten Achsen des Planetenträgers 44 drehsteif angebracht ist, und ein
Außenzahnrad 57 gebildet, das über eine die Antriebswelle 16 verlängernde Welle drehsteif
zum Sonnenrad 43 der Antriebsplanetenstufe angebracht ist. Im Ausführungsbeispiel sind
das Innenzahnrad 58 und das Außenzahnrad 57 zum Antreiben der beiden Sonnenräder 43
und 23 in Deckung zueinander angeordnet, während die entsprechenden Aufschaltmittel 55
und 56 der Handkurbel 53 in Längsrichtung der Kurbelwelle 54 versetzt zueinander
angeordnet sind. Ebenso könnten diese beiden Aufschaltmittel 55 und 56 durch ein einziges,
außen und innen verzahntes Zahnrad gebildet werden und die beiden Gegenstücke 57 und
58 zueinander versetzt angeordnet sein. Wichtig ist lediglich, daß immer nur eines der
beiden Aufschaltmittel 55, 56 treibend auf sein entsprechendes Gegenstück 58 oder 57
wirken kann. Somit ist es durch entsprechende Verschiebung der Schalthohlwelle 59
möglich, gleichzeitig die Handkurbel 53 in wahlweisen Eingriff zu einem der beiden
Sonnenräder 23 und 43 der beiden Planetenstufen 22 und 42 zu bringen. Darüberhinaus kann
auch noch das Betätigungsmittel 18b durch Verschiebung der Schalthohlwelle 59 außer
Eingriff auf die Druckstücke 50 gebracht werden, so daß ein Freifallbetrieb möglich wird.
Die Längsverschiebung der Schalthohlwelle 59 wird durch einen Spindeltrieb 63 bewirkt,
bei dem sich die Schalthohlwelle 59 spindeiartig in einer am Windenrahmen fixierten Muffe
64 dreht und durch die Drehbewegung längsverschoben wird. Auf der Muffe 64 oder auch
am Windenrahmen 3 ist eine Schaltkulisse 61 angeordnet, in der eine am Hebel 60 der
Schalthohlwelle 59 befestigte Kugelraste 62 geführt wird. Die Kugel dieser Kugelraste 62
wird durch Federkraft fest in die Kulissenführung 61 hineingedrückt. Dabei ist die
Kugelraste 62 in vier Verschiebepositionen in der Kulisse 61 einrastbar. Diese Verschiebe-
oder Rastpositionen entsprechen den Betriebsmodi der Winde 1.
In Fig. 1 befindet sich die Winde 1 im Betriebsmodus "Lasthub mit Motorkraft". Hierbei
ist die Haltebremse 6 zwangsgeöffnet, und der Motor 15 treibt über die Antriebswelle 16
das Sonnenrad 43 der Antriebsplanetenstufe 42 an. Die Betätigungsmittel 18b werden durch
ihre jeweiligen Federn 12, die am Primärteil 48a der Lamellenkupplung 11 abgestützt sind, gegen
die jeweils von den Nasen 50a aus gesehen über die Schwenklager 49 hinaus verlängerten
Teile der Druckstücke 50 gedrückt. Die Druckstücke 50 werden dadurch mit ihren Nasen
50a gegen die Lamellen des Primärteils 48a der Lamellenkupplung 11 gedrückt, das dadurch in
einen festen Reibschluß mit dem Sekundärteil 48b gebracht und darin gehalten wird, so daß
eine drehsteife Verbindung zwischen dem Hohlrad 48 der Antriebsplanetenstufe 42 und dem
Windenrahmen 2 gewährleistet ist. In dieser Stellung der Schalthohlwelle 59
koppelt die Lamellenkupplung 11 die beiden Planetenstufen 22 und 42 über
deren jeweiligen Hohlräder 28 und 48.
Zum Umschalten auf Handbetrieb werden der Motor 15 und die Haltebremse 6 energielos
geschaltet, so daß die Haltebremse 6 unter Federdruck schließt und den Motor 15 sowie die
Antriebswelle 16 festsetzt. Die Freilaufkupplung 17 wird geöffnet, so daß die Antriebswelle
16 vom Sonnenrad 43 der Antriebsplanetenstufe 42 entkoppelt ist. Die Schalthohlwelle 59
kann in die Stellung "Lasthub mit Handkraft schnell" oder "Lasthub mit Handkraft langsam"
verschoben werden. In der Stellung "Lasthub mit Handkraft schnell" kämmt das Außen
zahnrad 55 der Handkurbelwelle 54 mit dem Innenzahnrad 58 des Planetenträgers 44. Durch
weiteres Verschieben der Schalthohlwelle 59 aus dem Windenrahmen 3 heraus in die
Stellung "Lasthub mit Handkraft langsam" wird das Außenzahnrad 55 außer Eingriff und
das Innenzahnrad 56 in Eingriff zu dem drehsteif mit dem Sonnenrad 43 der Antriebs
planetenstufe 42 verbundenen Zahnrad 57 gebracht. Somit ist ein Zugang zu den
schnelldrehenden und wenig Drehmoment aufnehmenden Sonnenrädern 23 und 43, wie er
gerade für den Handbetrieb wünschenswert ist, gegeben. Ferner hat die Bedienperson zwei
verschiedene Hubübersetzungen zur Verfügung, nämlich für den Schwerlastzug und für den
Eilgang mit stark unterschiedlichem Kraftaufwand. Die Freilaufkupplung 17 stellt ferner
sicher, daß bei Wegfall einer Hubkraft an der Handkurbel 53 die Last in der Schwebe bleibt
und nicht von selbst absinken kann, indem durch sie das Sonnenrad 43 festgesetzt ist.
In die vierte Stellung, nämlich "Last definiert absenken" mit fliehkraftgeschlossener
Lamellenkupplung 11, wird die Winde 1 gebracht, indem die Schalthohlwelle 59 über ihre
Positionen "Lasthub mit Handkraft schnell" und "Lasthub mit Motorkraft" weiter in das
Innere des Windenrahmens 3 hinein längsverschoben wird. Bei diesem weiteren Verschieben
drückt der Anschlag 59a gegen das Ausrücklager 18a, das in den anderen drei Positionen
auf der Schalthohlwelle 59 frei längsverschiebbar und lediglich durch die auf die
Druckstücke 50 wirkenden Betätigungsmittel 18b in Längsrichtung fixiert gewesen ist. Das
Ausrücklager 18a wird mit den daran befestigten Betätigungsmitteln 18b gegen die Kraft der
Federn 12 vom Anschlag 59a mitgenommen und von den Druckstücken 50 wegbewegt. In
der Stellung "Last definiert absenken" wirkt somit keine Vorspannkraft auf die Druckstücke
50 und über diese Druckstücke 50 auf die Lamellenkupplung 11. Die Windentrommel 2 kann sich
somit unter dem Gewicht einer Last entgegen dem Drehsinn im Hubbetrieb drehen. Die
Freilaufkupplung 17 verhindert ein Mitdrehen des Sonnenrads 43, so daß im freien Fall
bei Absinken der Last eine Relativdrehzahl an der Lamellenkupplung 11 entstehen kann. Die
Drehung der Windentrommel 3 wird über die Abtriebsplanetenstufe 22 auf die Antriebs
planetenstufe 42 und damit auf deren Hohlrad 48 übertragen. Die Druckstücke 50 und damit
die Fliehkrafteinrichtungen 13, 51, 52 sind am Primärteil 48a und somit am Hohlrad 48
drehsteif befestigt, drehen sich also damit. Unter dem Einfluß der Fliehkraft werden die
Fliehgewichte 13 gegen die Kraft der Regelfeder 52 entlang ihren Führungen 51 nach außen
verschoben. Die Reaktionskräfte der Regelfedern 52 bewirken ein Kippen der Druckstücke
50 gegen die Lamellen des Primärteils 48a der Lamellenkupplung 11. Bei zunehmender Drehzahl
der Windentrommel 3 wird durch die im Quadrat zur Drehzahl absteigenden Fliehkräfte der
Reibschluß in der nunmehr als Lamellenbremse wirkenden Lamellenkupplung 11 ständig größer.
Hierdurch wird in höchst zuverlässiger Weise ein Bremsmoment erzeugt, das mit
zunehmender Abwärtsgeschwindigkeit zunimmt und damit das Einhalten einer eindeutigen
Grenzgeschwindigkeit gewährleistet.
Wegen dem flexiblen Umstellen zwischen den Betriebsmodi der erfindungsgemäßen Winde
mit zwei Hubübersetzungen für den Handbetrieb, der darüberhinaus vorhandenen
Möglichkeit des Motorbetriebs empfiehlt sich die Winde in besonderer Weise auch als
Rettungswinde, beispielsweise für Rettungsboote, Rettungshubschrauber und Rettungsinseln.
Claims (21)
1. Winde
- a) mit einem Antriebsmotor (15),
- b) mit einer Abtriebsplanetenstufe (22),
- b1) deren Sonnenrad (23) angetrieben ist,
- b2) deren Planetenträger (24) oder deren Hohlrad (28) am Rahmen (3) der Winde (1) abgestützt ist,
- b3) deren verbleibendes freies Glied mit der Trommel (2) der Winde (1) drehsteif verbunden ist,
- c) mit einer Antriebsplanetenstufe (42),
- c1) deren Sonnenrad (43) angetrieben ist,
- c2) deren Planetenträger (44) oder deren Hohlrad (48) das Sonnenrad (23) der Abtriebsplanetenstufe (22) antreibt und
- d) mit einer auf einer Antriebswelle (16) des Antriebsmotors (15) angeordneten Halte
bremse (6),
dadurch gekennzeichnet, daß - e) eine feinfühlig regulierbare Lamellenkupplung (11) als Kupplung und als Freifallbremse zwischen den Planetenträger (44) oder das Hohlrad (48) der Antriebsplanetenstufe (42) und die Windentrommel (2) geschaltet ist.
2. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenkupplung (11) zur
Herstellung eines Reibschlusses mit einer Vorspannkraft, insbesondere einer vor
gespannten Feder (12), beaufschlagbar ist.
3. Winde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an ein Primärteil (48a) der
Lamellenkupplung (11) zumindest ein Kraftübertragungsstück (50) angelenkt ist, das zum
Herstellen des Reibschlusses der Lamellenkupplung (11) unter der Einwirkung der
Vorspannkraft auf die Lamellenkupplung (11) wirkt.
4. Winde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsstück
(50) am Primärteil (48a) schwenkbar befestigt ist.
5. Winde nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor
spannkraft durch eine Schalthohlwelle (59) von der Lamellenkupplung (11) genommen werden
kann.
6. Winde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft über ein
Betätigungsmittel (18b) auf das Kraftübertragungsstück (50) wirkt und das Betäti
gungsmittel (18b) durch die Schalthohlwelle (59) in eine Stellung festlegbar ist, in der
das Betätigungsmittel (18b) eine Übertragung der Vorspannkraft auf das Kraft
übertragungsstück (50) nicht bewirkt.
7. Winde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsmittel (18b)
an einem festlegbaren Ausrücklager (18a) befestigt ist.
8. Winde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrücklager (18a) ein
an der Schalthohlwelle (59) verschiebbar angeordnetes Drehlager ist.
9. Winde nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalthohlwelle
(59) in Richtung einer Drehachse der Windentrommel (2) verschiebbar und mit
einem Anschlag (59a) zum Festlegen des Betätigungsmittels (18b) versehen ist.
10. Winde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lamellenkupplung (11) zur Herstellung eines Reibschlusses oder zu dessen Verstärkung bei
Drehung der Windentrommel (3) mit einer Fliehkraft beaufschlagt wird oder beauf
schlagbar ist.
11. Winde nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kraftübertragungsstück
(50) ein Fliehgewicht (13) entlang einer Führung (51) bewegbar angeordnet und bei
seiner durch Fliehkraft verursachten Bewegung gegen eine Regelfeder (52) abgestützt
ist.
12. Winde nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (51) durch eine
gerade Welle gebildet wird, deren Mittellinie unter einem Winkel von zumindest 40°,
insbesondere von etwa 60°, zur Drehachse der Windentrommel (3) verläuft.
13. Winde nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Primärteil
(48a) der Lamellenkupplung (11) mehrere, am Umfang gleichmäßig verteilte Kraft
übertragungsstücke (50) angeordnet sind.
14. Winde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Handkurbel (53) zum Anheben einer Last von Hand, insbesondere an ihrer Kurbelwelle
(54), mit zumindest einem Aufschaltmittel (55, 56) versehen ist, mit dem sie, vor
zugsweise durch Verschieben in Richtung der Drehachse der Windentrommel (3), mit
zumindest einem der Sonnenräder (23, 43) der Planetenstufen (22, 42) verbindbar ist.
15. Winde nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Handkurbel (53) wahlweise
mit dem Planetenträger (44) oder mit dem Sonnenrad (43) der Antriebsplanetenstufe
(42) verbindbar ist und dazu vorzugsweise zwei Aufschaltmittel (55, 56) aufweist.
16. Winde nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Handkurbel (53)
beim Verschieben der Schalthohlwelle (59) von der Schalthohlwelle (59) mitgenommen
wird.
17. Winde nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Schalthohlwelle (59) die Handkurbelwelle (54)
drehgelagert ist, wobei die Schalthohlwelle (59) mittels eines Hebels (60) und vor
zugsweise einer Schaltkulisse (61) durch Verdrehen in ihre verschiedenen Verschiebe
positionen gebracht werden kann.
18. Winde nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt
hohlwelle (59) in Verschiebepositionen "Lasthub mit Handkraft langsam", "Lasthub mit
Handkraft schnell" und "Lasthub mit Motorkraft", in denen die Lamellenkupplung (11) durch
die Vorspannkraft in Reibschluß gebracht wird, und die Position "Last definiert ab
senken" mit Fliehkraft geschlossener Lamellenkupplung (11) einrastbar ist.
19. Winde nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (60) durch einen
Handseilzug (62) aus der Position "Lasthub mit Handkraft schnell" über die Position
"Lasthub mit Motorkraft" in die Position "Last definiert absenken" bringbar ist.
20. Winde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwi
schen die Antriebswelle (16) und das Sonnenrad (43) der Antriebsplanetenstufe (42)
eine Freilaufkupplung (17) geschaltet ist, die ein Drehen der Antriebswelle (16)
entgegen der Drehrichtung des Antriebsmotors (15) verhindert.
21. Winde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Wegfall der Hydraulikleistung, insbesondere bei Stromausfall, die auf der Antriebswelle
(16) des Antriebsmotors (15) angeordnete Haltebremse (6) durch eine auf sie wirkende
Vorspannkraft geschlossen wird.
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