EP3225581A1 - Treppenlift mit einem beweglichen antriebsritzel und simulationsunterstützte treppenlift-konstruktion - Google Patents

Treppenlift mit einem beweglichen antriebsritzel und simulationsunterstützte treppenlift-konstruktion Download PDF

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EP3225581A1
EP3225581A1 EP16176744.7A EP16176744A EP3225581A1 EP 3225581 A1 EP3225581 A1 EP 3225581A1 EP 16176744 A EP16176744 A EP 16176744A EP 3225581 A1 EP3225581 A1 EP 3225581A1
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EP
European Patent Office
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shaft
pinion
transport unit
drive device
rail
Prior art date
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Granted
Application number
EP16176744.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3225581B1 (de
Inventor
Michael HERBECK
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Hawle Treppenlifte GmbH
Original Assignee
Hawle Treppenlifte GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Hawle Treppenlifte GmbH filed Critical Hawle Treppenlifte GmbH
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Priority to PL17197908T priority patent/PL3293136T3/pl
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B9/00—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures
    • B66B9/06—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures inclined, e.g. serving blast furnaces
    • B66B9/08—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures inclined, e.g. serving blast furnaces associated with stairways, e.g. for transporting disabled persons
    • B66B9/0807—Driving mechanisms
    • B66B9/0815—Rack and pinion, friction rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B9/00—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures
    • B66B9/06—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures inclined, e.g. serving blast furnaces
    • B66B9/08—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures inclined, e.g. serving blast furnaces associated with stairways, e.g. for transporting disabled persons

Definitions

  • the application relates to a drive device for a transport unit of a staircase inclined elevator, with a movable drive pinion, and also a corresponding staircase inclined lift transport unit with such a drive device.
  • the invention further relates to a computer-aided method for the construction and manufacture of the structure of a staircase inclined elevator with a gear rail.
  • the invention also relates to a corresponding computer design program, a corresponding computer program storage medium and a corresponding computer with this storage medium.
  • the invention also relates to a staircase lift structure constructed and manufactured by means of the method according to the invention.
  • the passenger seat comprehensive transport unit is guided along two superimposed and designed as tubes rails along.
  • the spatial course of these guide tubes relative to one another over the journey path is thus initially predetermined by the transport unit or its predefined geometric design.
  • the spatial course of the structure must also be adapted to the geometric specifications of the later site.
  • the drive of such inclined stair lifts by a arranged in the transport unit motor, which also drives a transport unit associated pinion drives, which engages in a corresponding and running along the support gear rail. It is therefore easy to imagine that the engagement of the drive pinion in the gear rail not over the entire Course of the gear rail away ideal.
  • the drive device according to the invention for a staircase inclined elevator comprises a motor, a rotatably coupled to the drive of the motor shaft, and a non-rotatably coupled via a coupling to the shaft pinion, wherein the coupling allows movement of the pinion longitudinal axis relative to the shaft rotation axis.
  • the motor located in the transport unit drives a shaft which is likewise assigned to the transport unit and which is relative to the transport unit may have fixed axis of rotation.
  • a drive pinion is driven, which can be arranged for example on the output side end of this shaft.
  • the gear rail is curved in three dimensions, it inevitably leads to undesirable deviations in the meshing.
  • misalignments ie a possible non-parallelism between the corresponding tooth flanks can be compensated by a movement of the pinion relative to the shaft.
  • Both the tooth flanks of the pinion and the tooth flanks of the gear rail are thus loaded evenly and it is also possible to significantly reduce the previously necessary clearance in meshing. In the same way can also be compensated for misalignments that come about by tilting the gear rod about its longitudinal axis and relative to the shaft rotation axis.
  • the shaft is mounted on the drive side and extends on the output side beyond the bearing in the direction of the pinion.
  • the pinion can be arranged in an end region of a shaft mounted on one side, which for example extends from a supporting component, for example from a gearbox housing and, so to speak, cantilevers.
  • the coupling connecting the shaft and the pinion allows two, in particular only two rotational degrees of freedom.
  • both a tilting of the gear rail about its longitudinal axis and a tilting of the gear rail perpendicular to Shaft rotation axis can be compensated.
  • the coupling allows only two rotational degrees of freedom
  • the pinion is fixed both in its three translational degrees of freedom and in rotation about the shaft rotation axis relative to the shaft.
  • the coupling could include an elastic element which deforms upon movement of the pinion longitudinal axis relative to the shaft rotation axis.
  • an intermediate element made of an elastic plastic could be introduced between the shaft and the pinion and act there in the manner of a silent bushing.
  • the coupling can also have a joint providing at least two rotatory degrees of freedom, for example having a joint bearing with two corresponding joint surfaces which slide on one another.
  • a joint bearing In order to be able to provide two rotatory degrees of freedom by means of a joint bearing, one articular surface must be convex two-dimensionally and the other articular surface two-dimensionally concave.
  • the shaft-side articular surface is convex and the pinion-side articular surface is concavely curved.
  • At least one joint surface may be formed as a spherical zone which rotates rotationally symmetrically about the shaft rotation axis or the pinion longitudinal axis.
  • a bolt may be provided which at least partially penetrates the shaft perpendicular to its axis of rotation and also the bushing. This bolt can also be used to simultaneously hold the pinion rotatably on the shaft so that this rotates while maintaining its two degrees of freedom with the shaft.
  • Another aspect of the present invention relates to a stairway lift transport unit having a drive device according to an embodiment described above.
  • first of all the spatial course of the first structural runner rail is determined, specifically in accordance with the geometrical specifications of the later installation or deployment location of the stairlift.
  • the spatial progression of the first rail is adapted by means of a design program to a virtual model of the later work site.
  • the spatial course of the first track was already determined by their production, whereupon this only has to be digitized for the further construction process.
  • the already manufactured track rail can be measured and the data obtained for the further computer-implemented design process to the corresponding computer for further processing.
  • a spatial axis that is to say an axis in three-dimensional space, is determined relative to the course of the first rail.
  • the transport unit of the stairlift is finally aligned.
  • the spatial axis defines the orientation of the transport unit relative to the first track.
  • the geometrical configuration of the transport unit must be known, which ultimately determines not only the relative position of both rails required for guiding the transport unit on and along both rails, but also the relative position of at least one of the two required for engagement of the pinion on the gear rail Runners and the gear rail pretends.
  • the spatial course of the guided on and along the first track rail and aligned on the spatial axis transport unit is simulated to determine the spatial course of the gear rail.
  • this can be done by means of a three-dimensional model simulation.
  • a virtual model of the transport unit can be guided along a virtual model of the first track with an already defined spatial course, with the transport unit also being aligned with the already-defined spatial axis.
  • the transport unit is preferably aligned with the space axis, that the vertical axis of the transport unit, which may be perpendicular to the seat surface of the transport unit, parallel to the predefined spatial axis.
  • the simulation of the spatial position profile of the transport unit comprises the simulation of the spatial position of at least one, in particular all rollers of the transport unit acting on at least the first or a second track rail.
  • the points at which the individual rollers of the transport unit lie against the rails can thus also be taken into account. Since the rollers are more or less strongly bound together by their coupling to the transport unit in their spatial position, the contact points of the individual rollers form further framework conditions for the course of the gear rail.
  • the direction of the spatial axis, on which the transport unit is to be aligned can fundamentally change over the course of the running gear and thus also of the gear rail.
  • the transport unit along the entire route has a certain inclination, inclined approximately transversely to the direction of travel forward or backward.
  • the spatial axis and thus the inclination of the transport unit differs in certain sections, such as curves of their other orientation in the rest of the route.
  • the direction of the spatial axis is constant over the entire route, ie the entire course of the rails, so that the transport unit is aligned in a single direction during subsequent use over the entire route.
  • the space axis can be aligned parallel to the direction of gravity in the final installation position of the stair lift. In this way, the transport unit will always be oriented in the same manner relative to the gravity vector in later use.
  • the upper, for example, tubular running rail of the structure whose spatial course is first determined on the basis thereof then the spatial course of the lower structural runner is determined.
  • the terms “top” and “bottom” refer to the installation position at the place of use.
  • it is preferably the first, upper track, at the bottom of the gear rail runs and there may be welded to the track rail about.
  • a first, preferably upper track with a spatial course can be made, which is required for the later site of use of the stairlift.
  • the spatial profile of the gear rail of the supporting structure can be calculated after measuring this track rail.
  • the spatial course of the structure is determined purely virtual.
  • the spatial course of the first track can be determined with the aid of a model of the later site, and immediately determined by means of the above-described construction or simulation of the spatial course of the gear rail.
  • the necessary spatial progression of at least the gear rail is already known precisely prior to its manufacture and thus does not have to be changed and adapted in a time-consuming manner during production.
  • Further aspects of the present invention therefore relate to a staircase lift structure constructed in accordance with the manufacturing method of the invention comprising a track rail and a gear rail and a computer program storage medium having a program stored thereon for causing a computer to perform a construction method as described above .
  • An additional aspect of the present invention relates to a computer having a corresponding storage medium or a corresponding data carrier and / or on which a computer program as described above is loaded.
  • FIG. 1 a staircase inclined elevator / stairlift is shown, the transport unit 3 is guided on two superimposed tubular rails 1 and 2 such that it is always aligned in the process along the rails 1 and 2 to the gravity vector G.
  • the seat of the transport unit 3 thus assumes a "vertical" position at all times and consequently is rotated only around the vector G.
  • the upper rail 1 carries on its underside, as through the Figures 3 and 4 becomes clear, a gear rail 14th
  • FIG. 2 shows a corresponding transport unit 3, on the back of a plurality of at least partially relative to the transport unit 3 positionally variable rollers 4 and 5 are mounted, by means of which the transport unit 3 is coupled both to the course of the upper track rail 1 and to the course of the lower track rail 2.
  • the spatial course can be calculated to the upper track 1 also by means of the construction method of the invention as the course of the gear rail 14 relative to the upper track rail 1, so that the transport unit 3 along the Track always maintains their vertical orientation, and also from always the engagement of the pinion 8 is ensured in the gear rail 14.
  • FIG. 3 shows a cross section through a specific embodiment of the drive device according to the invention.
  • a shaft 7 This is mounted inside the gear housing and rotates about the relative to the transport unit 3 fixed axis of rotation 7a.
  • the drive pinion 8 is arranged and rotatably coupled to the shaft 7 about the rotation axis 7 a.
  • the pinion 8 also has circumferentially a spur gear, for example, an involute toothing, which engages in a corresponding toothing of the gear rail 14, which in turn is welded to the underside of the upper track rail 1 at this.
  • attack site gives way to the gear rail 14 of their in the FIG. 3 shown and centrally keep the running track 1 located position, so that the tooth flanks are no longer parallel to the axis of rotation 7a of the shaft 7.
  • a coaxial with the shaft 7 rigidly connected pinion 8 could thus no longer engage in an ideal manner in the toothing of the gear rail 14, so that not only the teeth of an increased load and thus increased wear are subjected, but also provided for the drive and the leadership of the transport unit 3 along the structure components.
  • the pinion 8 is coupled via a spherical plain bearing 9 to the shaft 7, that it can pivot relative to this in two dimensions.
  • the joint bearing 9 is formed by the pinion 8 and a pushed onto the shaft 7 and secured socket 12, so that the longitudinal axis 8a of the pinion 8 can pivot about 6 ° relative to the axis of rotation 7a of the shaft 7.
  • FIG. 5 shows in an exploded view, the structure of the coupling between the pinion and shaft according to the invention:
  • the pinion 8 is pushed onto the projecting in a housing of the transport unit 3 and projecting therefrom shaft 7 and there via the inserted into a bore pin 13 rotatably about the axis of rotation 7a held.
  • the two-part pinion 8 on its inner surface on a concave joint surface 11, which slides on a corresponding, formed on the outer circumference of the bushing 12 convex articular surface 10.
  • the bushing 12 has a transverse bore into which the bolt 13 is inserted, thus holding the bushing 12 stationary on the shaft 7.
  • the two-part pinion 8 is held together by means of a screwed and not designated disc in the axial direction and thus secured to the bush 12.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Treppenschrägaufzug-Antriebseinrichtung mit einem Motor, einer drehfest an den Abtrieb des Motors gekoppelten Welle (7), und einem über eine Koppelung drehfest an die Welle (7) gekoppelten Ritzel (8), wobei die Koppelung eine Bewegung der Ritzellängsachse (8a) relativ zur Wellendrehachse (7a) zulässt. Die Erfindung betrifft ferner ein computerimplementiertes Verfahren zur Konstruktion des Tragwerks eines Treppenschrägaufzugs mit einer ersten und einer zweiten Laufschiene (1, 2) und einer an diesen geführten Transporteinheit (3), wobei der räumliche Verlauf einer an der ersten (1) oder an der zweiten (2) Laufschiene ausgebildeten Zahnradschiene (14) bestimmt wird, der zum Eingriff eines Ritzels (8) der zur Raumachse (G) ausgerichteten Transporteinheit (3) an der Zahnradschiene (14) notwendig ist.

Description

  • Die Anmeldung betrifft eine Antriebseinrichtung für eine Transporteinheit eines Treppenschrägaufzugs, mit einem beweglichen Antriebsritzel, und auch eine entsprechende Treppenschrägaufzug-Transporteinheit mit einer solchen Antriebseinrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein computerunterstütztes Verfahren zur Konstruktion und Fertigung des Tragwerks eines Treppenschrägaufzugs mit einer Zahnradschiene. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Computer-Konstruktionsprogramm, ein entsprechendes Computerprogramm-Speichermedium und einen entsprechenden Computer mit diesem Speichermedium. Die Erfindung betrifft auch ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens konstruiertes und gefertigtes Treppenschrägaufzug-Tragwerk.
  • Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der EP 1 700 812 B1 sind Treppenschrägaufzüge bekannt, deren einen Personensitz umfassende Transporteinheit an zwei übereinanderliegenden und als Rohre ausgestalteten Laufschienen entlang geführt wird. Der räumliche Verlauf dieser Führungsrohre relativ zueinander über die Fahrtstrecke hinweg wird somit zunächst einmal durch die Transporteinheit beziehungsweise deren vordefinierte geometrische Ausgestaltung vorgegeben. Darüber hinaus muss der räumliche Verlauf des Tragwerks auch an die geometrischen Vorgaben des späteren Einsatzortes angepasst werden. Ferner erfolgt der Antrieb solcher Treppenschrägaufzüge durch einen in der Transporteinheit angeordneten Motor, der ein ebenfalls der Transporteinheit zugeordnetes Ritzel antreibt, welches in eine korrespondierende und entlang des Tragwerks verlaufende Zahnradschiene eingreift. Es ist daher leicht vorstellbar, dass der Eingriff des Antriebsritzels in der Zahnradschiene nicht über den gesamten Verlauf der Zahnradschiene hinweg ideal verläuft. So kann es an einzelnen Teilabschnitten des Zahnradschienenverlaufs zu geometrisch bedingten "Fehlstellungen" des Antriebsritzels relativ zur Zahnradschiene kommen, was nicht nur eine ungleichmäßige Belastung und somit Abnutzung sämtlicher Zahnflanken zur Folge hat, sondern auch eine ungewollt hohe Beanspruchung von tragenden Teilen des Treppenlifts. Bisher behalf man sich mit einem ungewöhnlich hohen Spiel im Eingriffs-Ritzel-Zahnradschiene, was die Belastungsproblematik allenfalls abmildert, den ungleichmäßigen Zahneingriff jedoch nicht vermeiden kann. Auch wird, um eine zufriedenstellende Funktion des Treppenlifts, insbesondere einen zufriedenstellenden Eingriff der Paarungs-Ritzel-Zahnradschiene zu gewährleisten, das Treppenlift-Tragwerk manuell auf einen Montagestand gefertigt. So wird der Verlauf der Zahnradschiene an einem der beiden Rohre des Tragwerks gemäß den späteren geometrischen Vorgaben in zahlreichen, teilweise iterativen Schritten manuell festgelegt. Dies erfordert nicht nur viel technischen Know-how und Erfahrung, sondern bringt zwangsläufig auch einen sehr hohen manuellen Fertigungsaufwand mit sich.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den für den Treppenlift-Antrieb notwendigen Eingriff des Antriebritzels in die korrespondierende Zahnradschiene dergestalt zu verbessern, dass die Bauteilbelastung, der damit einhergehende Verschleiß und der Fertigungsaufwand reduziert werden. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche 1, 11, 12 und 15 gelöst. Die Unteransprüche definieren dabei bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung für einen Treppenschrägaufzug umfasst einen Motor, eine drehfest an den Antrieb des Motors gekoppelte Welle, und ein über eine Koppelung drehfest an die Welle gekoppeltes Ritzel, wobei die Koppelung eine Bewegung der Ritzellängsachse relativ zur Wellendrehachse zulässt.
  • Mit anderen Worten treibt der in der Transporteinheit befindliche Motor eine ebenfalls der Transporteinheit zugeordnete Welle an, die eine relativ zur Transporteinheit feststehende Drehachse aufweisen kann. Über diese Welle wird letztendlich ein Antriebsritzel angetrieben, welches beispielsweise am abtriebsseitigen Ende dieser Welle angeordnet sein kann. Sofern der Verlauf der Zahnradschiene am Eingriffspunkt des Ritzels stets senkrecht zur Wellendrehachse in einem konstanten Abstand verläuft, die Zahnflanken der Zahnradschiene also stets parallel zu den Zahnflanken des Antriebsritzels stehen und die Höhendifferenz zwischen der Wellendrehachse und der Zahnradschiene konstant bleibt, bringt ein fest auf der Welle angeordnetes Ritzel keine Probleme mit sich. Sobald jedoch, wie es bei Treppenliften oftmals der Fall ist, die Zahnradschiene in drei Dimensionen gekrümmt ist, kommt es zwangsläufig zu unerwünschten Abweichungen im Zahneingriff. Dem begegnet die vorliegende Erfindung damit, dass das Ritzel zwar drehfest mit der Welle verbunden ist, seine Längsachse allerdings relativ zur Wellendrehachse verschwenkbar ist. So können Fehlstellungen, also eine mögliche Nichtparallelität zwischen den korrespondierenden Zahnflanken durch eine Bewegung des Ritzels relativ zur Welle kompensiert werden. Sowohl die Zahnflanken des Ritzels als auch die Zahnflanken der Zahnradschiene werden somit gleichmäßiger belastet und es ist auch möglich, das bisher notwendige Spiel im Zahneingriff erheblich zu verringern. In gleicher Weise können so auch Fehlstellungen kompensiert werden, die durch eine Verkippung der Zahnradstange um deren Längsachse und relativ zur Wellendrehachse zustande kommen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Welle antriebsseitig gelagert und erstreckt sich abtriebsseitig über die Lagerung hinaus in Richtung des Ritzels. So kann das Ritzel in einem Endbereich einer einseitig gelagerten Welle angeordnet sein, die sich beispielsweise von einem tragendem Bauteil, etwa von einem Getriebegehäuse aus fort erstreckt und sozusagen auskragt.
  • Auch ist es vorstellbar, dass die die Welle und das Ritzel verbindende Koppelung zwei, insbesondere ausschließlich zwei rotatorische Freiheitsgrade zulässt. Wie bereits weiter oben angedeutet wurde, kann mit zwei rotatorischen Freiheitsgraden des Ritzels relativ zur Welle sowohl eine Verkippung der Zahnradschiene um deren Längsachse als auch eine Verkippung der Zahnradschiene senkrecht zur Wellendrehachse kompensiert werden. Sofern die Koppelung ausschließlich zwei rotatorische Freiheitsgrade ermöglicht, ist das Ritzel sowohl in seinen drei translatorischen Freiheitsgraden als auch rotatorisch um die Wellendrehachse relativ zur Welle festgelegt. Es wäre jedoch durchaus vorstellbar, dem Ritzel einen translatorischen Freiheitsgrad entlang der Wellendrehachse zu geben, um etwa mögliche Verschiebungen der Zahnradschienenposition entlang der Wellendrehachse zu kompensieren, sobald die Transporteinheit entlang des Tragwerks bewegt wird.
  • Um die Bewegung des Ritzels relativ zur Welle zu ermöglichen, könnte die Koppelung ein elastischen Element umfassen, welche sich bei einer Bewegung der Ritzellängsachse relativ zur Wellendrehachse verformt. Beispielsweise könnte ein aus einem elastischem Kunststoff gefertigtes Zwischenelement zwischen die Welle und das Ritzel eingebracht werden und dort in der Art einer Silentbuchse wirken.
  • Alternativ zu einem elastischen Element kann die Koppelung auch ein zumindest zwei rotatorische Freiheitsgrade bereitstellendes Gelenk aufweisen, etwa ein Gelenklager mit zwei korrespondierenden und aufeinander abgleitenden Gelenkflächen aufweisen. Um zwei rotatorische Freiheitsgrade durch ein Gelenklager bereitstellen zu können, muss eine Gelenkfläche zweidimensional konvex und die andere Gelenkfläche zweidimensional konkav gegründet sein. Bevorzugterweise ist dabei die wellenseitige Gelenkfläche konvex und die ritzelseitige Gelenkfläche konkav gekrümmt.
  • Weiter bevorzugt kann zumindest eine Gelenkfläche als Kugelzone ausgebildet sein, welche die Wellendrehachse beziehungsweise die Ritzellängsachse rotationssymmetrisch umläuft.
  • Dabei wäre es grundsätzlich möglich, die wellenseitige Gelenkfläche des Gelenks direkt auf der Oberfläche der Welle auszubilden, also etwa aufzudrehen. Andererseits ist es ebenso vorstellbar, die wellenseitige Gelenkfläche mittels einer Buchse bereitzustellen, welche die Welle radial umläuft und beispielsweise auf diese aufgeschoben oder gar aufgepresst werden kann.
  • Um eine solche aufgeschobene Buchse auf der Welle zu sichern, kann ein Bolzen vorgesehen sein, der die Welle senkrecht zu deren Drehachse und auch die Buchse zumindest teilweise durchdringt. Dieser Bolzen kann auch dazu genutzt werden, gleichzeitig auch das Ritzel drehfest auf der Welle zu halten, so dass dieses unter Beibehaltung seiner zwei Freiheitsgrade mit der Welle mitdreht.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Transporteinheit für einen Treppenschrägaufzug, welche eine Antriebseinrichtung gemäß einer oben beschriebenen Ausführungsform aufweist.
  • Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Konstruktion des Tragwerks eines Treppenschrägaufzugs mit einer ersten und einer zweiten Laufschiene und einer an diesen geführten Transporteinheit, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • Festlegen eines räumlichen Verlaufs der ersten Laufschiene entsprechend den von der Tragwerksinstallation vorgegebenen Rahmenbedingungen;
    • Festlegen einer Raumachse entsprechend den von der Tragwerksinstallation vorgegebenen Rahmenbedingungen;
    • Festlegen einer geometrischen Ausgestaltung der Transporteinheit;
    • Bestimmen eines räumlichen Verlaufs einer an der ersten oder an der zweiten Laufschiene ausgebildeten Längsverzahnung, der zum Eingriff eines Ritzels der zur Raumachse ausgerichteten Transporteinheit an der Längsverzahnung notwendig ist.
  • In den vorhergehenden Abschnitten wurde der erfindungsgemäße Lösungsansatz auf Seiten der Transporteinheit beschrieben, wobei erfindungsgemäß zusätzlich oder alternativ auch tragwerksseitig der Eingriff Ritzel-Zahnradschiene verbessert werden kann. Wie einleitend ebenfalls bereits angesprochen wurde, bringt die Konstruktion und Fertigung der für den Antrieb notwendigen Zahnradschiene einen hohen Fertigungsaufwand mit sich, da die beispielsweise an einer der Tragwerkslaufschienen angeschweißte Zahnradschiene zusammen mit der entsprechenden Laufschiene oftmals in drei Dimensionen gekrümmt ist, allerdings stets ein Eingriff des Antriebsritzels in der Laufschiene sichergestellt werden muss.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen computerimplementierten Verfahren wird zunächst der räumliche Verlauf der ersten Tragwerks-Laufschiene festgelegt und zwar entsprechend den geometrischen Vorgaben des späteren Einbau- bzw. Einsatzortes des Treppenlifts. In diesem Zusammenhang ist es vorstellbar, dass der räumliche Verlauf der ersten Schiene mit Hilfe eines Konstruktionsprogramms an ein virtuelles Modell des späteren Einsatzortes angepasst wird. Es ist jedoch ebenso vorstellbar, dass der räumliche Verlauf der ersten Laufschiene bereits durch deren Fertigung festgelegt wurde, woraufhin dieser für das weitere Konstruktionsverfahren nur noch digitalisiert werden muss. So kann die bereits gefertigte Laufschiene vermessen und die gewonnen Daten für das weitere computerimplementierte Konstruktionsverfahren dem entsprechenden Computer zur Weiterverarbeitung zugeführt werden.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ferner eine Raumachse, also eine Achse im dreidimensionalen Raum relativ zum Verlauf der ersten Schiene festgelegt. An dieser Achse wird die Transporteinheit des Treppenlifts letztendlich ausgerichtet. Anders ausgedrückt legt die Raumachse also die Ausrichtung der Transporteinheit relativ zur ersten Laufschiene fest.
  • Zuletzt muss noch die geometrische Ausgestaltung der Transporteinheit bekannt sein, die ja letztendlich nicht nur die für die Führung der Transporteinheit am und entlang beider Laufschienen notwendige Relativposition beider Laufschienen vorgibt, sondern auch die für einen Eingriff des Ritzels an der Zahnradschiene notwendige Relativposition zumindest einer der beiden Laufschienen und der Zahnradschiene vorgibt.
  • Die obigen Daten definieren somit die Rahmenbedingungen für den räumlichen Verlauf der Zahnradschiene des Tragwerks, innerhalb welcher ein zufriedenstellender Eingriff des Ritzels an und entlang der Zahnradschiene stattfindet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zur Bestimmung des räumlichen Verlaufs der Zahnradschiene der räumliche Positionsverlauf der an und entlang der ersten Laufschiene geführten und an der Raumachse ausgerichteten Transporteinheit simuliert. Insbesondere kann dies mittels einer dreidimensionalen Modellsimulation geschehen. Anders ausgedrückt kann ein virtuelles Modell der Transporteinheit an einem virtuellen Modell der ersten Laufschiene mit einem bereits festgelegten räumlichen Verlauf entlang geführt werden, wobei die Transporteinheit darüber hinaus an der bereits ebenfalls festgelegten Raumachse ausgerichtet wird. Zur Ausrichtung der Transporteinheit an der Raumachse ist zu sagen, dass die Transporteinheit bevorzugterweise so an der Raumachse ausgerichtet ist, dass die Hochachse der Transporteinheit, die senkrecht auf die Sitzfläche der Transporteinheit stehen kann, parallel zur vordefinierten Raumachse verläuft. Mit der Simulation der an der Raumachse ausgerichteten und an der ersten Schiene entlang geführten Transporteinheit wird durch die Transporteinheit oder vielmehr das ihr zugeordnete Antriebsritzel selbst der räumliche Verlauf der Zahnradschiene festgelegt beziehungsweise kurvenscheibenartig im dreidimensionalen virtuellen Raum aufgezeichnet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Simulation des räumlichen Positionsverlaufs der Transporteinheit die Simulation der räumlichen Position zumindest einer, insbesondere aller an zumindest der ersten oder einer zweiten Laufschiene angreifenden Rollen der Transporteinheit. So können mittels Simulation auch die Punkte berücksichtigt werden, an denen die einzelnen Laufrollen der Transporteinheit an den Laufschienen anliegen. Da die Laufrollen durch deren Koppelung an der Transporteinheit in ihrer räumlichen Lage mehr oder weniger stark aneinander gebunden sind, bilden die Kontaktpunkte der einzelnen Rollen weitere Rahmenbedingungen für den Verlauf der Zahnradschiene.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zur Bestimmung des räumlichen Verlaufs der Zahnradschiene für die einzelnen Punkte des Schienenverlaufs sämtliche Raumkoordinaten in einem Arbeitsschritt zu berechnen. Es ist jedoch ebenso vorstellbar, dass die Raumkoordinaten der einzelnen Punkte des Schienenverlaufs getrennt voneinander berechnet werden, wobei es insbesondere vorstellbar ist, dass der horizontale Verlauf getrennt vom vertikalen Verlauf der Zahnradschiene berechnet wird.
  • Ferner ist es möglich, zur Bestimmung des räumlichen Verlaufs der Zahnradschiene den Verlauf einer Achse der Schienenverzahnung zu bestimmen, die mit einer Achse der Ritzelverzahnung am Eingriffsort zusammenfällt. Insbesondere kann deren horizontaler Verlauf und deren vertikaler Verlauf getrennt voneinander bestimmt werden.
  • Die Richtung der Raumachse, an welcher die Transporteinheit ausgerichtet werden soll, kann sich grundsätzlich über den Verlauf der Lauf- und somit auch der Zahnradschiene verändern. Beispielsweise kann man sich vorstellen, dass die Transporteinheit entlang des gesamten Streckenverlaufs eine gewisse Neigung aufweist, etwa quer zur Fahrtrichtung nach vorne oder nach hinten geneigt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Raumachse und somit die Neigung der Transporteinheit sich in bestimmten Streckenabschnitten, etwa in Kurven von deren sonstiger Ausrichtung im übrigen Streckenverlauf unterscheidet. Vorzugsweise ist die Richtung der Raumachse allerdings über die gesamte Fahrtstrecke, also den gesamten Verlauf der Laufschienen konstant, so dass die Transporteinheit beim späteren Einsatz über den gesamten Streckenverlauf an einer einzigen Richtung ausgerichtet ist. So kann die Raumachse parallel zur Richtung der Schwerkraft in der letztendlichen Einbaulage des Treppenlifts ausgerichtet sein. Auf diese Weise wird die Transporteinheit im späteren Einsatz stets in gleicher Weise relativ zum Schwerkraftvektor ausgerichtet sein.
  • Vorzugsweise ist es die obere, beispielsweise rohrförmige Laufschiene des Tragwerks, deren räumlicher Verlauf zunächst festgelegt wird, auf dessen Basis dann der räumliche Verlauf der unteren Tragwerks-Laufschiene bestimmt wird. Die Begriffe "oben" und "unten" beziehen sich dabei auf die Einbauposition am Einsatzort. Auch ist es vorzugsweise die erste, obere Laufschiene, an deren Unterseite die Zahnradschiene verläuft und dort etwa mit der Laufschiene verschweißt sein kann.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung des Tragwerks eines Treppenschrägaufzuges mit einer ersten Laufschiene, einer Zahnradschiene und einer an diesen geführten Transporteinheit, mit folgenden Schritten:
    • Fertigung, insbesondere Installation der ersten Laufschiene mit einem festgelegten räumlichen Verlauf;
    • Durchführung eines wie oben beschriebenen computerimplementierten Konstru ktionsverfahrens;
    • Fertigung, insbesondere Anbringung der Zahnradschiene mit dem mittels des Konstruktionsverfahrens bestimmten räumlichen Verlauf.
  • Wie bereits weiter oben angedeutet, kann zunächst eine erste, vorzugsweise obere Laufschiene mit einem räumlichen Verlauf gefertigt werden, der am für den späteren Einsatzort des Treppenlifts erforderlich ist. Mittels des wie oben beschriebenen Konstruktions- bzw. Simulationsverfahrens kann nach Vermessung dieser Laufschiene der räumliche Verlauf der Zahnradschiene des Tragwerks berechnet werden. Es ist jedoch ebenso vorstellbar, dass der räumliche Verlauf des Tragwerks rein virtuell bestimmt wird. So kann etwa der räumliche Verlauf der ersten Laufschiene unter Zuhilfenahme eines Modells des späteren Einsatzortes festgelegt werden, und sogleich auch mittels der oben beschriebenen Konstruktion bzw. Simulation der räumliche Verlauf der Zahnradschiene bestimmt werden.
  • Mithilfe der vorliegenden Erfindung ist der notwendige räumliche Verlauf zumindest der Zahnradschiene bereits vor deren Fertigung genau bekannt und muss somit während der Fertigung nicht mehr zeitaufwändig verändert und angepasst werden. Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen folglich ein entsprechend dem erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren hergestelltes Tragwerk für einen Treppenschrägaufzug, welches eine Laufschiene und eine Zahnradschiene umfasst und ein Computerprogramm-Speichermedium bzw. einen Datenträger mit einem darauf gespeicherten Programm, das einen Computer zur Durchführung eines oben beschriebenen Konstruktionsverfahrens veranlasst. Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Computer, der ein entsprechendes Speichermedium bzw. einen entsprechenden Datenträger aufweist und/oder auf welchem ein wie oben beschriebenes Computerprogramm geladen ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die hierin beschriebenen Merkmale können einzeln sowie in jedweder sinnvollen Kombination von der vorliegenden Erfindung umfasst werden. Es zeigen:
    • Figur 1
    einen Treppenschrägaufzug mit einem zwei Laufschienen umfassenden Tragwerk,
    Figur 2
    eine zur Führung an und entlang zwei Laufschienen ausgestalteten Transporteinheit mit einem rückwärtig auskragenden Antriebsritzel;
    Figur 3
    Schnittansicht durch die Antriebseinrichtung;
    Figur 4
    vergrößerte Schnittansicht durch die Antriebseinrichtung;
    Figur 5
    Explosionsansicht der Koppelung zwischen Ritzel und Welle.
  • In der Figur 1 ist ein Treppenschrägaufzug/Treppenlift gezeigt, dessen Transporteinheit 3 an zwei übereinanderliegenden rohrförmigen Laufschienen 1 und 2 derart geführt wird, dass diese beim Verfahren entlang der Schienen 1 und 2 stets zum des Schwerkraftvektor G ausgerichtet ist. Der Sitz der Transporteinheit 3 nimmt somit zu jeder Zeit eine "lotrechte" Lage ein und wird folglich nur um den Vektor G herum verdreht. Die obere Laufschiene 1 trägt an ihrer Unterseite, wie durch die Figuren 3 und 4 deutlich wird, eine Zahnradschiene 14.
  • Die Figur 2 zeigt eine entsprechende Transporteinheit 3, auf deren Rückseite mehrere zumindest teilweise relativ zur Transporteinheit 3 positionsvariable Laufrollen 4 und 5 gelagert sind, mittels derer die Transporteinheit 3 sowohl an den Verlauf der oberen Laufschiene 1 als auch an den Verlauf der unteren Laufschiene 2 gekoppelt ist. Ferner ist in der Figur 2 die zentrale Faser bzw. Mittelachse 6 der zweiten, unteren Laufschiene 2 zu sehen, deren räumlicher Verlauf zur oberen Laufschiene 1 ebenso mittels des erfindungsgemäßen Konstruktionsverfahrens berechnet werden kann wie der Verlauf der Zahnradschiene 14 relativ zur oberen Laufschiene 1, so dass die Transporteinheit 3 entlang des Schienenverlaufs stets ihre lotrechte Ausrichtung beibehält, und zudem aus stets der Eingriff des Ritzels 8 in die Zahnradschiene 14 gewährleistet ist.
  • Die Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch eine spezifische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung. Bei dieser erstreckt sich aus einem der Transporteinheit 3 zugeordneten Getriebegehäuse (nicht bezeichnet) eine Welle 7. Diese ist innerhalb des Getriebegehäuses gelagert und dreht sich um die relativ zur Transporteinheit 3 festgelegte Drehachse 7a. Am auskragenden Ende der Welle 7 ist das Antriebsritzel 8 angeordnet und um die Rotationsachse 7a drehfest an die Welle 7 gekoppelt. Das Ritzel 8 weist ferner umfänglich eine Stirnradverzahnung, beispielsweise eine Evolventenverzahnung auf, die in eine korrespondierende Verzahnung der Zahnradschiene 14 eingreift, die wiederrum an der Unterseite der oberen Laufschiene 1 an dieser angeschweißt ist.
  • Aus der Figur 4, einer gegenüber der Figur 3 vergrößerten Schnittansicht, wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung deutlich: An dem in der Figur 4 gezeigten Angriffsort weicht die Zahnradschiene 14 von ihrer in der Figur 3 gezeigten und mittig unterhalt der Laufschiene 1 gelegenen Position ab, so dass deren Zahnflanken nicht mehr parallel zur Drehachse 7a der Welle 7 verlaufen. Ein koaxial mit der Welle 7 starr verbundenes Ritzel 8 könnte somit nicht mehr in idealer Weise in die Verzahnung der Zahnradschiene 14 eingreifen, so dass nicht nur die Verzahnungen einer erhöhten Belastung und somit einem erhöhten Verschleiß unterworfen sind, sondern auch die für den Antrieb und die Führung der Transporteinheit 3 entlang des Tragwerks vorgesehenen Bauteile.
  • Bei der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung hingegen ist das Ritzel 8 über ein Gelenklager 9 so an die Welle 7 gekoppelt, dass es relativ zu dieser in zwei Dimensionen verschwenken kann. Das Gelenklager 9 wird durch das Ritzel 8 und eine auf die Welle 7 aufgeschobene und gesicherte Buchse 12 gebildet, so dass die Längsachse 8a des Ritzels 8 um etwa maximal 6° relativ zur Drehachse 7a der Welle 7 verschwenken kann.
  • Die Figur 5 zeigt in einer Explosionsansicht den Aufbau der erfindungsgemäßen Koppelung zwischen Ritzel und Welle: Auf die in einem Gehäuse der Transporteinheit 3 gelagerte und von dort aus auskragende Welle 7 wird das Ritzel 8 aufgeschoben und dort über den in eine Bohrung eingeschobenen Bolzen 13 drehfest um die Drehachse 7a gehalten. Um ein zweidimensionales Verschwenken des Ritzels 8 relativ zur Welle 7 zu ermöglichen, weist das zweiteilige Ritzel 8 an seiner Innenfläche eine konkave Gelenkfläche 11 auf, die an einer korrespondierenden, am äußeren Umfang der Buchse 12 ausgebildeten konvexen Gelenkfläche 10 abgleitet. Die Buchse 12 weist eine Querbohrung auf, in welche der Bolzen 13 eingeschoben wird und so die Buchse 12 ortsfest an der Welle 7 hält. Das zweiteilige Ritzel 8 wird mittels einer verschraubten und nicht bezeichneten Scheibe in axialer Richtung zusammengehalten und somit auf der Buchse 12 gesichert.

Claims (15)

  1. Treppenschrägaufzug-Antriebseinrichtung mit einem Motor, einer drehfest an den Abtrieb des Motors gekoppelten Welle (7), und einem über eine Koppelung drehfest an die Welle (7) gekoppelten Ritzel (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelung eine Bewegung der Ritzellängsachse (8a) relativ zur Wellendrehachse (7a) zulässt.
  2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Welle (7) antriebsseitig gelagert ist und sich abtriebsseitig über die Lagerung hinaus in Richtung Ritzel (8) erstreckt.
  3. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Koppelung zwei, insbesondere ausschließlich zwei rotatorische Freiheitsgrade zulässt.
  4. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Koppelung ein elastisches Element umfasst, welches sich bei einer Bewegung der Ritzellängsachse (8a) relativ zur Wellendrehachse (7a) verformt.
  5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Koppelung ein Gelenklager (9) mit zwei korrespondierenden Gelenkflächen (10, 11) aufweist.
  6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, wobei die wellenseitige Gelenkfläche (10) kovex und die ritzelseitige Gelenkfläche (11) konkav gekrümmt ist.
  7. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Gelenkflächen (10, 11) als Kugelzonen ausgebildet sind.
  8. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die wellenseitige Gelenkfläche (10) durch einen Oberflächenabschnitt der Welle (7) gebildet wird.
  9. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die wellenseitige Gelenkfläche (10) durch die Oberfläche einer die Welle (7) umlaufenden Buchse (12) gebildet wird.
  10. Antriebseinrichtung nach Anspruch 9, wobei ein die Welle (7) senkrecht zu deren Drehachse (7a) durchdringender Bolzen (13) sowohl das Ritzel (8) drehfest als auch die Buchse (12) ortsfest auf der Welle (7) hält.
  11. Treppenschrägaufzug-Transporteinheit mit einer Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Computerimplementiertes Verfahren zur Konstruktion des Tragwerks eines Treppenschrägaufzugs mit einer ersten und einer zweiten Laufschiene (1, 2) und einer an diesen geführten Transporteinheit (3), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    - Festlegen eines räumlichen Verlaufs der ersten Laufschiene (1) entsprechend den von der Tragwerksinstallation vorgegebenen Rahmenbedingungen;
    - Festlegen einer Raumachse (G) entsprechend den von der Tragwerksinstallation vorgegebenen Rahmenbedingungen;
    - Festlegen einer geometrischen Ausgestaltung der Transporteinheit (3);
    - Bestimmen eines räumlichen Verlaufs einer an der ersten (1) oder an der zweiten (2) Laufschiene ausgebildeten Zahnradschiene (14), der zum Eingriff eines Ritzels (8) der zur Raumachse (G) ausgerichteten Transporteinheit (3) an der Zahnradschiene (14) notwendig ist.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei zur Bestimmung des räumlichen Verlaufs der Zahnradschiene (14) der räumliche Positionsverlauf der entlang der ersten Laufschiene (1) geführten und entlang der Raumachse (G) ausgerichteten Transporteinheit (3) simuliert wird, insbesondere mittel einer dreidimensionalen Modellsimulation.
  14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei bei der Bestimmung des räumlichen Verlaufs der Zahnradschiene (14) eine mögliche Bewegung des Ritzels (8) einer Transporteinheit (3) gemäß Anspruch 11 berücksichtigt wird.
  15. Computerprogramm-Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Programm, welches, wenn es auf einem Computer-Prozessor ausgeführt wird oder im Speicher eines Computers geladen ist, den Computer dazu veranlasst, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14 durchzuführen.
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