EP3609829A1 - Antriebswelle für eine aufzugsanlage - Google Patents
Antriebswelle für eine aufzugsanlageInfo
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- EP3609829A1 EP3609829A1 EP18714253.4A EP18714253A EP3609829A1 EP 3609829 A1 EP3609829 A1 EP 3609829A1 EP 18714253 A EP18714253 A EP 18714253A EP 3609829 A1 EP3609829 A1 EP 3609829A1
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Classifications
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- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
- B66B11/00—Main component parts of lifts in, or associated with, buildings or other structures
- B66B11/04—Driving gear ; Details thereof, e.g. seals
- B66B11/08—Driving gear ; Details thereof, e.g. seals with hoisting rope or cable operated by frictional engagement with a winding drum or sheave
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
- B66B15/00—Main component parts of mining-hoist winding devices
- B66B15/02—Rope or cable carriers
- B66B15/04—Friction sheaves; "Koepe" pulleys
Definitions
- EP 2 574 584 A1 discloses an elevator installation in which a car is driven by suspension elements in the form of drive belts.
- a drive with a motor and a drive shaft drives the cab.
- the drive shaft comprises a carrier shaft and a traction sheave and may be formed integrally or in several pieces with the traction sheave. If the carrier shaft is formed separately from the traction sheave, a non-rotatable, e.g. provide positive connection therebetween. In a classic tongue and groove connection, the strength of one of the connection partners is weakened by the groove in order to provide a drive surface. For belt drives, however, the smallest possible components are required; a further weakening through a groove is then no longer acceptable.
- the center of gravity of the traction sheave is concentric to a rotation axis
- Have cross-sections and / or the outer guide surface may have only circular cross-sections over the axial length.
- the inner guide surface and / or the outer guide surface may be cylindrical or conical, in particular be completely cylindrical or completely conical.
- FIG. 3 shows an elevator installation according to the invention with a drive shaft according to FIG. 1;
- Figure 4 shows two sections along the axis of rotation by suitable support means and
- the traction sheaves 3a, 3b are formed identical to each other in the present case, so that in the further description, only the traction sheave 3rd
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Abstract
Antriebswelle (1) für eine Aufzugsanlage (5), umfassend - eine Trägerwelle (2), - eine Treibscheibe (3) mit zumindest einer Triebfläche (32) zum Antreiben eines Zugmittels (8), insbesondere Treibriemens, der Aufzugsanlage (5), - eine Verbindung (4) zum Übertragen eines Antriebsmoments von der Trägerwelle (2) auf die Treibscheibe (3), wobei die Treibscheibe (3) separat zur Trägerwelle (2) ausgebildet ist, wobei die Treibscheibe (3a, 3b) mit einer Innenführungsfläche (33) an einer Außenführungsfläche (23) der Trägerwelle (2) gehalten ist, wobei die Verbindung (4) zumindest einen axial vorstehenden treibscheibenseitigen Umfangsanschlag (43) umfasst, der in formschlüssigem Eingriff ist mit einem trägerwellenseitigen Umfangansschlag (41, 42).
Description
Antriebswelle für eine Aufzugsanlage
Die EP 2 574 584 AI offenbart eine Aufzugsanlage, bei der eine Kabine von Tragmitteln in Form von Treibriemen angetrieben wird. Ein Antrieb mit einem Motor und einer Antriebswelle treibt die Kabine an. Die Antriebswelle umfasst eine Trägerwelle und eine Treibscheibe und kann einstückig oder mehrstückig mit der Treibscheibe ausgebildet sein. Ist die Trägerwelle separat zur Treibscheibe ausgebildet so ist eine drehfeste, z.B. formschlüssige Verbindung dazwischen vorzusehen. Bei einer klassischen Feder-Nut-Verbindung wird dabei durch die Nut die Festigkeit eines der Verbindungspartner geschwächt, um eine Antriebsfläche bereitzustellen. Bei Riementrieben allerdings werden möglichst kleine Komponenten verlangt; eine nochmalige Schwächung durch eine Nut ist dann nicht mehr hinnehmbar.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Antriebsanordnung bereitzustellen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebswelle sowie eine Aufzugsanlage nach den Hauptansprüchen; bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung.
Die erfindungsgemäße Antriebswelle für eine Aufzugsanlage, umfasst
- eine Trägerwelle,
- eine Treibscheibe mit zumindest einer Triebfläche zum Antreiben eines Zugmittels,
insbesondere Treibriemens, der Aufzugsanlage,
- eine Verbindung zum Übertragen eines Antriebsmoments von der Trägerwelle auf die
Treibscheibe,
wobei die Treibscheibe separat zur Trägerwelle ausgebildet ist,
wobei die Treibscheibe mit einer Innenführungsfläche an einer Außenführungsfläche der Trägerwelle gehalten ist.
Die Verbindung umfasst zumindest einen axial vorstehenden treibscheibenseitigen
Umfangsanschlag, der in formschlüssigem Eingriff ist mit einem trägerwellenseitigen
Umfangsanschlag.
Durch die Verwendung eines axial vorstehenden Anschlages kann auf die Verwendung eines radial vorstehenden Anschlages verwendet werden. Dies ermöglicht eine möglichst effiziente Ausnutzung des radialen Bauraums, was insbesondere bei sehr durchmesserkleinen
Antriebswellen vorteilhaft ist.
Vorzugsweise ist der Schwerpunkt der Treibscheibe konzentrisch zur einer Drehachse
angeordnet. Insbesondere sind sämtliche treibscheibenseitigen Umfangsanschläge einer Treibscheibe derart angeordnet sind, dass deren gemeinsamer Schwerpunkt auf der Drehachse angeordnet ist. Die Vermeidung von Unwuchten ist insbesondere bei vergleichsweise kleinen Treibscheiben bedeutend, da die Drehgeschwindigkeiten der Treibscheibe sehr hoch sind.
In einer Ausgestaltung überragt der trägerwellenseitige Umfangsanschlag die
Außenführungsfläche radial.
In einer Ausgestaltung ist der treibscheibenseitige Umfangsanschlag an einer Stirnseite der Treibscheibe angeordnet. Eine radiale Aussparung am der Treibscheibe ist damit obsolet. In einer Ausgestaltung ist der trägerwellenseitige Umfangsanschlag an einem separat zur Trägerwelle ausgebildeten Verbindungsstück angeordnet. Durch die separate Ausgestaltung können Schwierigkeiten bei der Montage vermieden werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der trägerwellenseitige Umfangsanschlag einstückig mit der Trägerwelle ausgebildet. Die die Innenführungsfläche kann über deren axialen Länge ausschließlich kreisrunde
Querschnitte aufweisen und/oder die Außenführungsfläche kann über deren axialen Länge ausschließlich kreisrunde Querschnitte aufweisen. Durch den ausschließlich kreisrunden
Querschnitt ist die Fläche jeweils frei von Nuten oder sonstige Schwächungsstellen.
Die Innenführungsfläche und/oder die Außenführungsfläche kann zylindrisch oder konisch ausgebildet sein, insbesondere vollständig zylindrisch oder vollständig konisch ausgebildet sein.
Der treibscheibenseitige Umfangsanschlag weist einen Abstand zur Antriebsachse auf, welcher nicht geringer ist als das 0,3-fache oder das 0,5-fache des Durchmessers einer
Außenführungsfläche der Trägerwelle, an welcher die Treibscheibe axial im Bereich der
Triebfläche geführt ist. Die erfindungsgemäße Aufzugsanlage umfasst eine Antriebswelle der vorgenannten Art.
Ferner kann die Aufzugsanlage ein Tragmittel umfassen, wobei das Tragmittel einen radialen Tragmitteldurchmesser aufweist, wobei die Triebfläche einen Triebflächendurchmesser aufweist, wobei ein Verhältnis T/d aus Triebflächendurchmesser und radialem Tragmitteldurchmesser maximal 40 beträgt.
Die Treibscheibe ist hülsenartig ausgebildet, das bedeutet, dass eine maximale radiale
Wandstärke der Triebfläche maximal das 0,3-fache der axialen Ausdehnung einer Triebfläche beträgt. Im Bereich von Umfangsstegen zwischen den Triebflächen kann die Wandstärke deutlich größer ausgebildet sein. Über die Antriebswelle kann auch ein Bremsmoment übertragen werden.
Die Triebfläche kann grundsätzlich eine gering konvexe Wölbung aufweisen. Entlang der Triebfläche kann sich dabei eine Varianz des radialen Triebflächendurchmessers von wenigen Millimetern ergeben, die im vorliegenden Fall aber vernachlässigbar ist.
Die Triebfläche der Treibscheibe weist insbesondere einen Durchmesser T von maximal 20cm auf. Bei derart kleinen Treibscheiben kommen die Vorteile der Erfindung besonders zur Geltung, da hier der Konflikt aus kleiner Bauteilgröße und großer mechanischer Belastung sehr hoch ist.
Die Treibscheibe ist insbesondere koaxial zur Trägerwelle angeordnet.
Das Verhältnis W/L aus Wandstärke der Treibscheibe und der axialen Ausdehnung L der Triebfläche beträgt insbesondere maximal 0,5, weiter bevorzugt maximal 0,3. Insofern ergibt sich dadurch eine hülsenartige Struktur der Treibscheibe.
Als Außenführungsfläche wird dabei der axiale Bereich der Außenkontur der Treibscheibe verstanden, der die Triebflächen axial überlappt. Andere Bereiche der Außenkontur, welche axial außerhalb dieser axialen Überlappung sind, werden nicht als Außenführungsfläche bezeichnet.
Ein Umfangsanschlag ist ein Element, welches eine in Umfangsrichtung wirkende formschlüssige Antriebsverbindung mit einem Umfangsanschlag eines anderen Bauteils bereitstellen kann.
Grundsätzlich können ein oder mehrere Treibscheiben auf einer Trägerwelle angeordnet sein.
Die Erfindung wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert; hierin zeigt
Figur 1 eine erfindungsgemäße Antriebswelle in perspektivischer Darstellung;
Figur 2 die Antriebswelle nach Figur 1 in Explosionsdarstellung;
Figur 3 eine erfindungsgemäße Aufzugsanlage mit einer Antriebswelle nach Figur 1; Figur 4 zwei Schnitte entlang der Drehachse durch geeignete Tragmittel und
Treibscheiben.
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Aufzugsanlage 5. Die Aufzugsanlage 5 umfasst eine Kabine 6, die mittels eines Antriebsmotors 7 verfahrbar ist. Die Kabine 6 wird von Zugmitteln in Form
von Treibriemen 8 an einer erfindungsgemäßen Antriebswelle 1 gehalten. In dieser Figur sind vier Treibriemen 8 eingezeichnet; auf die genaue Anzahl der Treibriemen 8 kommt es allerdings nicht an. Die Antriebswelle 1 ist an einen Antriebsmotor 7 angeschlossen. Die Antriebswelle 1 wird anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert. Solche Riementriebe ermöglichen die
Verwendung vergleichsweise kleine Treibscheiben, was wiederum die Verwendung
vergleichsweise kleiner Motoren ermöglicht. Allerdings werden so auch geringe
Wellendurchmesser der Antriebswelle gefordert, was zu hohen Anforderungen hinsichtlich deren Festigkeit führt. Denn die Antriebwelle muss neben der Übertragung des Antriebsmomentes auch weite Teile u.a. des Gewichts der Kabine 6 , der Tragmittel 8 und des Gegengewichts (nicht eingezeichnet) tragen.
Die Figuren 1 und 2 werden nachfolgend gemeinsam beschrieben. Die erfindungsgemäße Antriebswelle 1 umfasst eine Trägerwelle 2, die über eine näher beschriebene Verbindung mit dem Antriebsmotor verbunden ist. An der Trägerwelle 2 sind zwei Treibscheiben 3a, 3b angeordnet, die räumlich durch ein Lager 9 voneinander getrennt sind. Die erste Treibscheibe 3a ist an einer ersten Außenführungsfläche 23a angeordnet. Eine zweite Treibscheibe 3b ist an einer zweiten Außenführungsfläche angeordnet. Die erste Treibscheibe 3a ist an einer ersten Außenführungsfläche 23a angeordnet. Eine zweite Treibscheibe 3b ist an einer zweiten
Außenführungsfläche angeordnet. Die Treibscheiben 3a, 3b sind im vorliegenden Fall identisch zueinander ausgebildet, so dass in der weiteren Beschreibung nur die Treibscheibe 3
beschrieben wird.
Die Treibscheibe 3 umfasst drei Triebflächen 32, die mit Umfangstegen 34 voneinander getrennt sind. An jeder Triebfläche 32 wird genau ein Treibriemen 8 (Figur 3) geführt. Die Treibscheibe 3 ist hülsenartig ausgebildet, das bedeutet, dass eine maximale radiale Wandstärke W der Triebfläche 32 maximal das 0,0,5-fache der axialen Ausdehnung L einer Triebfläche 32 beträgt. Im Bereich der Umfangsstege kann die Wandstärke deutlich größer ausgebildet sein.
Um sowohl die Trägerwelle 2 als auch die Treibscheibe 3 möglichst klein bauen zu können und dennoch möglichst stabil sind insbesondere im hochbeanspruchten axialen Bereich der
Triebflächen 32 sowohl die Innenführungsfläche 33 der Treibscheibe als auch die
Innenführungsfläche 23 der Trägerwelle 2vollständig zylindrisch ausgebildet, das bedeutet, dass die Innenführungsfläche in allen Querschnitten entlang der Drehachse A keine Abweichung von der kreisrunden Form aufweisen, welche andernfalls eine Schwächung der Festigkeit bewirken könnten.
Bei bekannten Antriebswellen dieser Art wird das Antriebsmoment für eine axiale Nut und Feder Verbindung radial zwischen den Führungsflächen gebildet, was allerdings die angesprochene Schwächung bei der Trägerwelle und/oder der Treibscheibe bewirkt, je nachdem, wo eine Nut vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Drehmomenteinleitung über jeweils einen treibscheibenseitige Umfangsanschlag 43 erfolgt, der axial von einer Stirnseite 31 der
Treibscheibe 3 hervorsteht. Dieser treibscheibenseitige Umfangsanschlag 43 steht in Eingriff mit einem ersten bzw. zweiten trägerwellenseitigen Umfangsanschlag 41, 42, der durch die
Trägerwelle angetrieben ist. Hier sieht die Erfindung zwei mögliche Ausgestaltungen vor. Die erste Verbindung 4a der ersten Treibscheibe 3a mit der Trägerwelle 2 umfasst einen radialen Trägerwellenvorsprung 22. An diesem Trägerwellenvorsprung 22 ist der entsprechende erste trägerwellenseitige
Umfangsanschlag 41 angeordnet. Der Trägerwellenvorsprung 22 ist drehfest mit der Trägerwelle 2 verbunden und ist insbesondere einstückig mit der Trägerwelle 2 ausgebildet. In diesem Fall ist der trägerwellenseitige Umfangsanschlag 41 in einer Nut angeordnet. Der treibscheibenseitige Umfangsanschlag 43 wird durch einen axialen Vorsprung gebildet.
Die zweite Verbindung 4b der zweiten Treibscheibe 3b mit der Trägerwelle 2 weist ein
Verbindungsstück 40 auf, welches drehfest an einer Stirnseite 21 der Trägerwelle 2 befestigt ist. Dieses Verbindungsstück 40 überragt die Stirnseite 21 der Trägerwelle 2 in radialer Richtung. An diesem Verbindungstück 40 ist nun der zweite trägerwellenseitige Umfangsanschlag 42 angeordnet. Auch in diesem Fall ist der trägerwellenseitige Umfangsanschlag 42 in einer Verbindungsnut 44 angeordnet und der treibscheibenseitige Umfangsanschlag 43 wird durch den axialen Vorsprung gebildet.
Die Verbindungsnut 44 dient zugleich auch zur drehfesten Verbindung des Verbindungsstücks 40 mit der Trägerwelle 2. Dafür weist die Stirnseite 21 der Trägerwelle 2 eine Verbindungsfeder 24 auf, die komplementär zur Verbindungsnut 44 ausgebildet ist. Zur festen Verbindung wird das Verbindungsstück 40 an der Stirnseite 21 verschraubt. Hierzu weist das Verbindungsstück 40 und die Trägerwelle 2 an der Stirnseite 21 jeweils zueinander ausgerichtete
Befestigungsbohrungen 45, 25 auf. Der Vorteil liegt nun darin, dass weder an der Innenführungsfläche 33 noch an der
Außenführungsfläche 23 ein Formschlussmittel in Form einer Ausnehmung (z.B. Nut) vorzusehen
ist, welches das Bauteil schwächen könnte. Die Trägerwelle und die Treibscheibe 3 können somit vollständig auf möglichst kleinen Gewicht und geringe Größe optimiert werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Führungsflächen 23, 33 zylindrisch ausgebildet. Es ist alternativ auch möglich, dass diese konisch ausgebildet sind oder als eine Kombination aus zylindrischen und konischen Flächen ausgebildet sind. Sowohl die vollständig zylindrisch als auch vollständig konische Form lassen sich einfach durch Drehen erzeugen und weisen entlang der Drehachse A stets einen kreisrunden Querschnitt auf.
Figur 4 verdeutlicht selbsterklärend das beanspruchte Verhältnis aus T/d aus
Tnebflächendurchmesser T und radialem Tragmitteldurchmesser d, welches maximal 40 beträgt.
Bezugszeichenliste
1 Antriebswelle
2 Trägerwelle
3 Treibscheibe
4 formschlüssige Verbindung
5 Aufzugsanlage
6 Kabine
7 Antriebsmotor
8 Trag mittel
8a Treibseil
8b Treibriemen
9 Lager
21 Stirnseite der Trägerwelle
22 radialer Trägerwellenvorsprung
23 Außenführungsfläche
24 Verbindungsfeder
25 Befestigungsbohrung
31 Stirnseite der Treibscheibe
32 Triebfläche
33 Innenführungsfläche
34 Umfangssteg
40 Verbindungsstück
41 trägerwellenseitiger Umfangsanschlag an Trägerwellenvorsprung
42 trägerwellenseitiger Umfangsanschlag an Verbindungsstück
43 treibscheibenseitiger Umfangsanschlag
44 Verbindungsnut
45 Befestigungsbohrung
A Drehachse
L axiale Länge der Triebfläche
W Wandstärke der Treibscheibe an der Triebfläche
D Durchmesser der Außenführungsfläche
T Durchmesser der Triebfläche d radialer Durchmesser des Treibmittels
Claims
1. Antriebswelle (1) für eine Aufzugsanlage (5), umfassend
- eine Trägerwelle (2),
- eine Treibscheibe (3) mit zumindest einer Triebfläche (32) zum Antreiben eines
Zugmittels (8), insbesondere Treibriemens, der Aufzugsanlage (5),
- eine Verbindung (4) zum Übertragen eines Antriebsmoments von der Trägerwelle (2) auf die Treibscheibe (3),
wobei die Treibscheibe (3) separat zur Trägerwelle (2) ausgebildet ist,
wobei die Treibscheibe (3) mit einer Innenführungsfläche (33) an einer
Außenführungsfläche (23) der Trägerwelle (2) gehalten ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbindung (4) zumindest einen axial vorstehenden treibscheibenseitigen Umfangsanschlag (43) umfasst, der in formschlüssigem Eingriff ist mit einem
trägerwellenseitigen Umfangsanschlag (41, 42).
2. Antriebswelle (1) nach dem vorherigen Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schwerpunkt der Treibscheibe (3) konzentrisch zur einer Drehachse (A) angeordnet ist.
3. Antriebswelle (1) nach dem vorherigen Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass sämtliche treibscheibenseitigen Umfangsanschläge (43) einer Treibscheibe (3) derart angeordnet sind, dass deren gemeinsamer Schwerpunkt auf der Drehachse (A) angeordnet ist.
4. Antriebswelle (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der trägerwellenseitige Umfangsanschlag (41, 42) die Außenführungsfläche (23) radial überragt.
5. Antriebswelle (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der treibscheibenseitige Umfangsanschlag (43) an einer Stirnseite (31) der
Treibscheibe (3) angeordnet ist.
6. Antriebswelle (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein zweiter trägerwellenseitige Umfangsanschlag (42) an einem separat zur Trägerwelle (2) ausgebildeten Verbindungsstück (40) angeordnet ist.
7. Antriebswelle (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein erster trägerwellenseitiger Umfangsanschlag (41) an einem radialen
Trägerwellenvorsprung (22) der Trägerwelle (2) angeordnet ist.
8. Antriebswelle (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenführungsfläche (33) über deren axialen Länge ausschließlich kreisrunde Querschnitte aufweist und/oder
dass die Außenführungsfläche (23) über deren axialen Länge ausschließlich kreisrunde Querschnitte aufweist.
9. Antriebswelle (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenführungsfläche (33) und/oder die Außenführungsfläche (23) zylindrisch oder konisch ausgebildet ist, insbesondere vollständig zylindrisch oder vollständig konisch ausgebildet ist.
10. Antriebswelle (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der treibscheibenseitige Umfangsanschlag (43) einen Abstand (R) zur Antriebsachse (A) aufweist, welcher nicht geringer ist als das 0,3-fache oder das 0,5-fache des
Durchmessers (D) einer Außenführungsfläche (23) der Trägerwelle (2), an welcher die Treibscheibe (3) axial im Bereich der Triebfläche (32) geführt ist.
11. Aufzugsanlage (5), umfassend eine Antriebswelle (1) nach einem der vorherigen
Ansprüche.
12. Aufzugsanlage nach dem vorherigen Anspruch,
umfassend ferner ein Tragmittel (8),
wobei das Tragmittel (8) einen radialen Tragmitteldurchmesser (d) aufweist,
wobei die Triebfläche (32) einen Triebflächendurchmesser (T) aufweist,
wobei ein Verhältnis (T/d) aus Triebflächendurchmesser (T) und radialem Tragmitteldurchmesser (d) maximal 40 beträgt.
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