EP2501639B1

EP2501639B1 - Kettenzug mit einer rutschkupplung

Info

Publication number: EP2501639B1
Application number: EP10779299.6A
Authority: EP
Inventors: Oliver Moll; René Schlieker
Original assignee: Demag Cranes and Components GmbH
Current assignee: Demag Cranes and Components GmbH
Priority date: 2009-11-17
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2030-11-08
Also published as: EP2501639A1; AU2010321101A1; JP2013510999A; CN102803119B; KR20120129866A; US8910923B2; AU2010321101B2; CA2780984A1; BR112012011496A2; CN102803119A; ES2439506T3; DE102009053613A1; MX2012005606A; BR112012011496B1; RU2522205C2; RU2012120400A; WO2011061083A1; US20120234643A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kettenzug mit einem elektrischen Antriebsmotor, der über eine Rutschkupplung mit einem Getriebe verbunden ist.
Aus dem deutschen Patent DE 102 44 865 B4 ist bereits ein Kettenzug mit einem elektrischen Antriebsmotor bekannt, der über ein dem Antriebsmotor nachgeschaltetes Getriebe ein Kettenrad für eine Kette zum Heben und Senken einer Last antreibt. Um eine Überlastung des Getriebes oder Antriebsmotors beispielsweise bei einem Verhaken der Kette auf der Nicht-Lastseite zu vermeiden, ist zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe eine Rutschkupplung angeordnet. Die Rutschkupplung besteht aus einem ersten ringförmigen Kupplungselement und einem zweiten ringförmigen Kupplungselement, die über einen Reibbelag im Eingriff stehen. Das erste Kupplungselement ist konzentrisch auf einem abtriebsseitigen Ende einer Motorwelle des Antriebsmotors angeordnet und drehfest mit der Motorwelle verbunden. Das zweite Kupplungselement ist vergleichbar auf einem ersten Ende einer Getriebeeingangswelle des Getriebes angeordnet. Um die Auslösekraft der Rutschkupplung einstellen zu können, ist die Getriebeeingangswelle axial verschiebbar gelagert und die Getriebeeingangswelle wird gemeinsam mit dem zweiten Kupplungselement über ein Federelement in Richtung des ersten Kupplungselements vorgespannt.
Des weiterem ist aus dem US-Patent 3 396 557 A ein Bohrhammer bekannt, der über einen Elektromotor angetrieben ist. Der Elektromotor ist über ein Getriebe mit einer Aufnahme für ein Bohrwerkzeug verbunden. Innerhalb des Getriebes ist eine Rutschkupplung angeordnet, um bei einem voreinstellbaren Drehmoment, das auf das Bohrwerkzeug wirkt, auszulösen. Die Rutschkupplung weist ein zylinderförmiges Gehäuse auf, das an seiner Außenseite radial umlaufende und nach außen gerichtete Lamellen aufweist. Über diese Lamellen soll eine schnelle Wärmeabfuhr von dem Gehäuse möglich sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kettenzug zu schaffen, der eine verbesserte Rutschkupplung aufweist.
Die Aufgabe wird durch einen Kettenzug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Kettenzugs sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.
Erfindungsgemäß wird bei einem Kettenzug mit einem elektrischen Antriebsmotor, der über eine Rutschkupplung mit einem Getriebe verbunden ist, wobei die Rutschkupplung zur Verbesserung der Wärmeabfuhr eine vergrößerte Außenfläche in der Form von in der Außenfläche der Rutschkupplung angeordneten Vertiefungen aufweist, dessen Rutschkupplung dadurch verbessert ist, dass die Vertiefungen in der Außenfläche der Rutschkupplung umlaufend in Form eines Gewindegangs ausgebildet sind. Somit können nach geltenden Normen erforderliche Dauerrutschversuche erfüllt werden. Durch die vergrößerte Außenfläche kann eine ausreichende Wärmeabfuhr erreicht werden, ohne die Baugröße der Kupplung wesentlich zu erhöhen. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln eine Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche erreicht. Auch wird durch die Förderwirkung des Gewindegangs eine verbesserte Wärmeabfuhr erreicht.
Konstruktiv besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Rutschkupplung aus einem hülsenförmigen ersten Kupplungselement mit einer ersten ringförmigen Kupplungsfläche und aus einem hülsenförmigen zweiten Kupplungselement mit einer zweiten ringförmigen Kupplungsfläche besteht sowie zwischen der ersten Kupplungsfläche und der zweiten Kupplungsfläche ein Reibbelag angeordnet ist.
Als weiteres konstruktives Detail ist vorgesehen, dass das erste Kupplungselement aus einem hülsenförmigen ersten Befestigungsteil und einem sich hieran anschließenden hülsenförmigen ersten Kupplungsscheibenteil besteht, das zweite Kupplungselement aus einem hülsenförmigen zweiten Befestigungsteil und einem sich hieran anschließenden hülsenförmigen zweiten Kupplungsscheibenteil besteht und die Außenfläche zur Erhöhung der Wärmeabfuhr im Bereich der Umfangsfläche des ersten Kupplungsscheibenteils angeordnet ist. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass bei einem blockierten Getriebe und somit einem Ansprechen der Rutschkupplung das erste Kupplungsscheibenteil von dem Antriebsmotor weiter gedreht wird und somit von den gewindeartigen Vertiefungen weiter Getriebeöl in die Bohrung gefördert wird und somit eine weitere Kühlung erfolgt.
Hierbei ist vorteilhafter Weise das zweite Befestigungsteil in das erste Kupplungselement eingesteckt.
Besonders platzsparend ist, dass die Rutschkupplung in einer Bohrung eines Gehäuses des Getriebes angeordnet ist.
In besonderer konstruktiver Ausgestaltung ist innerhalb des Gehäuses ein Getrieberaum angeordnet ist, der mit der Bohrung in Verbindung steht und mit einem Getriebeöl gefüllt ist.
Um eine verbesserte Kühlung und eine Förderung des Getriebeöls zu erreichen, ist zwischen der zylinderförmigen Außenfläche der Rutschkupplung und der Innenfläche der Bohrung ein Spalt angeordnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kettenzug und
Figur 2 eine Ausschnittsvergrößerung von Figur 1 aus dem Bereich einer Rutschkupplung des Kettenzuges.

In der Figur 1 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kettenzugs 1 dargestellt. Der Kettenzug 1 wird von einem elektrischen Antriebsmotor 2 angetrieben, der mit seinem abtriebsseitigen Ende an einem Gehäuse 3 des Kettenzuges 1 befestigt ist. In dem Gehäuse 3 sind eine Rutschkupplung 4, ein Getriebe 5 und ein Kettenrad 6 aufgenommen. Der Antriebsmotor 2 weist eine Motorwelle 2a auf, die mit ihrem abtriebsseitigen Ende über die Rutschkupplung 4 mit dem Getriebe 5 verbunden ist. Die Rutschkupplung 4 besteht im Wesentlichen aus einem ersten Kupplungselement 4a und einem zweiten Kupplungselement 4b, die über einen Reibbelag 4c (siehe Figur 2) miteinander im Eingriff stehen. Das erste Kupplungselement 4a ist konzentrisch zu der Motorwelle 2a und auf deren abtriebsseitigen Ende drehfest angeordnet. Das zweite Kupplungselement 4b ist konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle 5a und auf deren ersten Ende drehfest angeordnet. Hierbei sind die Motorwelle 2a und die Getriebeeingangswelle 5a in deren Längsrichtung gesehen hintereinander und konzentrisch zueinander angeordnet. An dem gegenüber liegenden zweiten Ende ist die Getriebeeingangswelle 5a in einer Außenwand 3a des Gehäuses 3 gelagert. An diesem zweiten Ende greift eine elektrisch lösbare Bremse 7 an, die sich außen an der Außenwand 3a abstützt. Die Bremse 7 ist unter einer Abdeckung 8 angeordnet, die an der Außenseite der Außenwand 3a befestigt ist. Die Abdeckung 8 bietet ausreichend Raum um Elektrik- und/oder Elektronikkomponenten geschützt unterzubringen.
Um die Rutschkupplung 4 einstellen zu können und das zweite Kupplungselement 4b in Richtung des ersten Kupplungselements 4a vorspannen zu können, ist einerseits die Getriebeeingangswelle 5a in deren Axialrichtung verschiebbar gelagert und stützt sich andererseits über ein Federelement 9 an der Innenseite der Außenwand 3a ab. Des Weiteren ist die Getriebeeingangswelle 5a als Ritzelwelle mit einem ersten Zahnrad 10a ausgebildet, das mit einem zweiten Zahnrad 10b des Getriebes 3 kämmt. Die beiden Zahnräder 10a, 10b bilden somit die erste Getriebestufe.
Besonders vorteilhaft ist, wenn das erste Zahnrad 10a der Getriebeeingangswelle 5a mit einer Schrägverzahnung in der Art ausgebildet ist, dass bei Betrieb des Kettenzugs 1 die durch die Schrägverzahnung bewirkte Axialkraft in Längsrichtung der Getriebeeingangswelle 5a zu einer Reibkraftverstärkung der Rutschkupplung 4 im Hubbetrieb führt. Hierdurch kann ohne Veränderung der Einstellung des Auslösemoments der Rutschkupplung 4 beim Betrieb des Kettenzugs 1 gegenüber dem Stillstand des Kettenzugs 1 eine automatische Veränderung des Auslösemoments herbeigeführt werden. Hiermit geht der Vorteil einher, dass bei einer Umkehr der Kraftflussrichtung im Getriebe 5 durch eine Verhakung der Kette auf der Nichtlastseite dann die Axialkraft der Verzahnung der Vorspannung des Federelements 9 entgegenwirkt und das die Rutschkupplung 4 auslösende Drehmoment heruntergesetzt wird. Die Gefahr einer Beschädigung des Kettenzuges 1 wird dadurch verringert.
Des Weiteren weist das Getriebe 5 eine Getriebeausgangswelle 5b auf, die parallel zur Getriebeeingangswelle 5a verläuft und seitlich zu dieser versetzt in dem Gehäuse 3 gelagert ist. Abtriebsseitig ist an der Getriebeausgangswelle 5b drehfest und konzentrisch zu dieser das Kettenrad 6 angeordnet, mit dem eine Kette 11 des Kettenzuges 1 in Hub- und Senkrichtung bewegt werden kann. Die Getriebeeingangswelle 5a und die Getriebeausgangswelle 5b sind in einem Getrieberaum 5c angeordnet, der von dem Gehäuse 3 begrenzt ist. Der Getrieberaum 5c ist in üblicher Weise mit einem Getriebeöl befüllt.
Der Kettenzug 1 kann mittels einer nicht dargestellten Öse, die außen und oben an dem Gehäuse 3 angreift, an einer gewünschten Stelle aufgehängt werden.
Die Figur 2 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung von Figur 1 aus dem Bereich der Rutschkupplung 4 des Kettenzuges 1. Es ist ersichtlich, dass die Rutschkupplung 4 in einer Bohrung 12 in einer Zwischenwand 3b des Gehäuses 3 angeordnet ist. Die Bohrung 12 hat einen kreisrunden Querschnitt mit einer Innenfläche 12a und einen Innendurchmesser i, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser d der Rutschkupplung 4. Die Rutschkupplung 4 ist im Wesentlichen zylinderförmig mit einer gestuften Außenfläche 4d. Zwischen der Innenfläche 12a der Bohrung 12 und der Außenfläche 4d der Rutschkupplung 4 verbleibt ein um die Rutschkupplung 4 herum laufender Spalt s, der etwa im Bereich von 1 mm bis 5 mm liegt. Hierbei erstreckt sich die Bohrung 12 mit ihrer Bohrungswand 12b ausgehend von der Zwischenwand 3b in Richtung des Antriebsmotors 2 und die Bohrungswand 12b bildet eine Art Ansatz an der Zwischenwand 3b aus.
Die Rutschkupplung 4 besteht im Wesentlichen aus dem ersten Kupplungselement 4a und dem zweiten Kupplungselement 4b. Das auf der Motorwelle 2a befestigte erste Kupplungselement 4a hat im Wesentlichen die Form einer Hülse mit einem Flanschansatz, die in ein erstes Befestigungsteil 4e und ein flanschartige erstes Kupplungsscheibenteil 4f aufgeteilt werden kann. Der Befestigungsteil 4e und der Kupplungsscheibenteil 4f unterscheiden sich im Wesentlichen durch ihre voneinander verschiedenen Außendurchmesser a, b. Der Außendurchmesser a des Befestigungsteils 4e geht sprungartig in den Außendurchmesser b des Kupplungsscheibenteils 4f über. Hierdurch wird an dem Kupplungsscheibenteils 4f eine ringförmige Anlagefläche 4g geschaffen, an der der Innenring 13a eines Kugellagers 13 anliegt, über das das Befestigungsteil 4e und somit die darin eingesteckte Motorwelle 2a an der Innenfläche 12a der Bohrung 12 gelagert wird. An das Kugellager 13 in Richtung des Antriebsmotors 2 gesehen angrenzend ist ein Dichtring 14 auf das Befestigungsteil 4e aufgesteckt, der sich außen an der Innenfläche 12 der Bohrung 12 abstützt und somit das Befestigungsteil 4e in der Bohrung 12 und somit den Getrieberaum 5c abdichtet.
Des Weiteren ist der Figur 2 zu entnehmen, dass das Kupplungsscheibenteil 4f der Kupplung 4 eine umlaufende Umfangsfläche 4h aufweist, die nicht eben ausgebildet ist sondern mit Vertiefungen 15. Die Vertiefungen 15 haben die Funktion die Umfangsfläche 4h zu vergrößern und somit die Abfuhr der Wärme von der Kupplung 4 in das Getriebeöl zu verbessern. Vorzugsweise sind diese Vertiefungen 15 als umlaufende Gewindegänge ausgebildet, wobei die Gängigkeit der Gewindegänge so gewählt ist, dass im Hubbetreib des Kettenzuges 1 von den Gewindegängen Getriebeöl in die Bohrung 12 gefördert wird. Auch im Senkbetrieb findet eine Förderung stört, da die Gewindegänge das Getriebeöl aus der Bohrung 12 heraus fördern und somit frisches Getriebeöl aus dem Getrieberaum 5c nachströmt. Außerdem ist das Kupplungsscheibenteil 4f in Bezug auf die erforderliche mechanische Festigkeit überdimensioniert, um durch die dadurch vorhandene Masse die Aufnahme der Reibungswärme der Kupplung 4 verbessert wird. Durch die Verbesserung der Kühlung kann das erste Kupplungsscheibenteil 4f vollständig in der Bohrung 12 angeordnet sein.
Auch ist es im Sinne der Erfindung möglich, die Form und Steigung der Gewindegänge zu variieren. Denkbar sind auch mehrgängige Gewinde oder Nuten, die in Längsrichtung der Motorwelle ausgerichtet sind, um ein Art Schaufelradeffekt zu erreichen.
Im Gegensatz zu dem ersten Kupplungselement 4a sind die Anforderungen an eine ausreichende Kühlung des zweiten Kupplungselements 4b leichter zu erfüllen, da das zweite Kupplungselements 4b an einem dem Getrieberaum 5c zugewandten Ende der Bohrung 12 angeordnet ist und somit die Reibungswärme leicht an das Getriebeöl abgeben kann. Das zweite Kupplungselement 4b weist grundsätzlich die gleiche Bauform wie das erste Kupplungselement 4a auf, wobei die Vertiefungen 15 und die Überdimensionierung nicht erforderlich sind. Entsprechender Weise hat das zweite Kupplungselement 12b die Form einer Hülse mit einem Flanschansatz, die in ein zweites Befestigungsteil 4i und ein flanschartiges zweites Kupplungsscheibenteil 4j aufgeteilt werden kann. Der zweite Befestigungsteil 4i und der zweite Kupplungsscheibenteil 4j unterscheiden sich im Wesentlichen durch ihre voneinander verschiedenen Außendurchmesser e, f. Der Außendurchmesser e des Befestigungsteils 4i geht sprungartig in den Außendurchmesser f des Kupplungsscheibenteils 4j über. Hierdurch wird an dem zweiten Kupplungsscheibenteils 4j eine ringförmige zweite Kupplungsfläche 4l geschaffen, an der der ringförmige Reibbelag 4c aufgeklebt ist. Der Reibbelag 4c liegt mit seiner gegenüber liegenden Reibfläche an der ersten Kupplungsfläche 4k des zweiten Kupplungsscheibenteils 4j an. Die erste ringförmige Kupplungsfläche 4k ist parallel zur Anlagefläche 4g des ersten Kupplungsscheibenteil 4f angeordnet und liegt an der der Anlagefläche 4g gegenüber liegenden Seite des ersten Kupplungsscheibenteil 4f.
Des Weiteren weist das zweite Kupplungsscheibenteil 4j eine zu der zweiten Kupplungsfläche 4l parallele und hierzu gegenüber liegende Ringfläche 4m auf, die am Ende der Bohrung 12 angeordnet ist und dem Getrieberaum 5c zugewandt ist. Entsprechend ist das zweite Kupplungselement 4b gut über deren Ringfläche 4m zu kühlen.
Auch zeigt die Figur 2, dass das zweite Kupplungselement 4b mit seinem zweiten Befestigungsteil 4i in eine Kupplungsbohrung 16 im Innern des ersten Kupplungsscheibenteils 4f eingeschoben ist und über ein Nadellager 17 gelagert ist. Entsprechend ist der Außendurchmesser e des zweiten Befestigungsteil 4i kleiner als der Innendurchmesser der Kupplungsbohrung 16. Hierdurch kann dann der Reibbelag 4c zur Anlage an der ersten Kupplungsfläche 4k des ersten Kupplungselementes 4a kommen.

Bezugszeichenliste

1: Kettenzug
2: Antriebsmotor
2a: Motorwelle
3: Gehäuse
3a: Außenwand
3b: Zwischenwand
4: Rutschkupplung
4a: erstes Kupplungselement
4b: zweites Kupplungselement
4c: Reibbelag
4d: Außenfläche
4e: erstes Befestigungsteil
4f: erstes Kupplungsscheibenteil
4g: Anlagefläche
4h: Umfangsfläche
4i: zweites Befestigungsteil
4j: zweites Kupplungsscheibenteil
4k: erste Kupplungsfläche
4l: zweite Kupplungsfläche
4m: Ringfläche
5: Getriebe
5a: Getriebeeingangswelle
5b: Getriebeausgangswelle
5c: Getrieberaum
6: Kettenrad
7: Bremse
8: Abdeckung
9: Federelement
10a: erstes Zahnrad
10b: zweites Zahnrad
11: Kette
12: Bohrung
12a: Innenfläche der Bohrung 12
13: Kugellager
13a: Innenring des Kugellagers 13
14: Dichtring
15: Vertiefungen
16: Kupplungsbohrung
17: Nadellager

a: Außendurchmesser des ersten Befestigungsteils 4e
b: Außendurchmesser des ersten Kupplungsscheibenteils 4f
d: Außendurchmesser der Kupplung 4
e: Außendurchmesser des zweiten Befestigungsteils 4i
f: Außendurchmesser des zweiten Kupplungsscheibenteils 4j
i: Innendurchmesser der Bohrung 12
s: Spalt

Claims

Kettenzug mit einem elektrischen Antriebsmotor (2), der über eine Rutschkupplung (4) mit einem Getriebe (5) verbunden ist, wobei die Rutschkupplung (4) zur Verbesserung der Wärmeabfuhr eine vergrößerte Außenfläche (4c) in der Form von in der Außenfläche (4c) der Rutschkupplung (4) angeordneten Vertiefungen (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (15) in der Außenfläche (4c) der Rutschkupplung (4) umlaufend in Form eines Gewindegangs ausgebildet sind.
Kettenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rutschkupplung (4) aus einem hülsenförmigen ersten Kupplungselement (4a) mit einer ersten ringförmigen Kupplungsfläche (4k) und aus einem hülsenförmigen zweiten Kupplungselement (4b) mit einer zweiten ringförmigen Kupplungsfläche (4l) besteht sowie zwischen der ersten Kupplungsfläche (4k) und der zweiten Kupplungsfläche (4l) ein Reibbelag (4c) angeordnet ist.
Kettenzug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (4a) aus einem hülsenförmigen ersten Befestigungsteil (4e) und einem sich hieran anschließenden hülsenförmigen ersten Kupplungsscheibenteil (4f) besteht, das zweite Kupplungselement (4b) aus einem hülsenförmigen zweiten Befestigungsteil (4i) und einem sich hieran anschließenden hülsenförmigen zweiten Kupplungsscheibenteil (4j) besteht und die Außenfläche (4c) zur Verbesserung der Wärmeabfuhr im Bereich der Umfangsfläche (4h) des ersten Kupplungsscheibenteils (4f) angeordnet ist.
Kettenzug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Befestigungsteil (4i) in das erste Kupplungselement (4a) eingesteckt ist.
Kettenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rutschkupplung (4) in einer Bohrung (12) eines Gehäuses (3) des Getriebes (5) angeordnet ist.
Kettenzug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (3) ein Getrieberaum (5c) angeordnet ist, der mit der Bohrung (12) in Verbindung steht und mit einem Getriebeöl gefüllt ist.
Kettenzug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zylinderförmigen Außenfläche (4d) der Rutschkupplung (4) und der Innenfläche (12a) der Bohrung (12) ein Spalt (s) angeordnet ist.