JP2017512167A - ヒステリシスクラッチを有する吊り上げ装置 - Google Patents

Abstract

開示される吊り上げ装置（１０）は、ヒステリシスクラッチ（２３）を含むパワートレイン（１４）を含む。前記ヒステリシスクラッチ（２３）は、駆動モータ（１５）からトランスミッションにトルクを伝達し、従って引っ張り手段（１１）を駆動する。ヒステリシスクラッチ（２３）は、引っ張り手段上で公称加重負担能力（ＦＮｏｍ）に到達するより前にすでにスリップを有するような方法で設定され、前記スリップは０とはかなり異なる。従って、吊り上げ装置は、公称加重負担能力（ＦＮｏｍ）の範囲内又はその付近で動作する場合、連続的なスリップを有して動作する。プロセスにおいて生成される廃熱は、好ましくは、オイルバスを介してトランスミッションハウジングの壁に伝導され、従って前記壁は冷却面として働く。前記改良された吊り上げ装置は、より小さく構築することが可能であり、改良された動作特性を有する。

Description

本発明は、ヒステリシスクラッチを含むパワートレインを有するホイストに関する。

ホイストは、チェーン、ロープ、又はその他の引っ張り手段を用いて荷重を吊り上げるために配置される。前記ホイストはモータによって駆動され、その場合、引っ張り手段とモータとの間にトランスミッションが備えられる。

ホイストの引っ張り手段、トランスミッション、又は任意のその他の部品のいかなる過荷重も、例えば荷重が障害物に引っかかっているなどの誤った動作状態の場合でも、チェーンプーリブロックへのいかなる損傷ももたらさず、特に、荷重の落下をもたらさないことが保証されなければならない。これは特に、ホイストが、例えば横行装置又はキャリッジを駆動するための横引き動作において使用される場合に当てはまる。

これを達成するために、米国特許第３，５７３，５１８号明細書では、モータとトランスミッションとからなりヒステリシスクラッチを含むパワートレインを有するホイストが提供されている。このヒステリシスクラッチは、モータハウジングの拡張部分において配置されるそれ自体のハウジング内に収容される。ヒステリシスクラッチはモータシャフトによって駆動され、それ自体がトランスミッションの入力シャフトに接続される。ヒステリシスクラッチは、永久磁石を備えたモータ駆動ロータと、前記ロータから最小距離に配置されたディスクとを含み、前記ディスクはヒステリシス磁化可能材料からなる。ディスク形状のエアギャップが形成される。加えて、ディスクは、スリッページ（ｓｌｉｐｐａｇｅ）により誘導される渦流を生成するために導電性である。ディスクに接続されたサーモスイッチが、ヒステリシスクラッチ上で発生しているスリッページが短時間後になくならない場合に駆動装置を停止させるために配置される。その場合、ヒステリシスクラッチは、過荷重の場合のみスリッページを許可し、それ以外の場合は２つのクラッチハーフの間の非ねじり結合をもたらすように適合される。加えて、クラッチは上向き方向の一方向のみで有効である。反対方向では、ヒステリシスクラッチと平行に配置されたフリーホイールによってヒステリシスクラッチの動作は妨げられる。フリーホイールは、荷重が下降される際に荷重圧ブレーキのブレーキモーメントを克服するように配置される。そのために必要とされるモータ始動トルクは、公称荷重を吊り上げるためのトルクより大きい。

米国特許第３，５７３，５１８号明細書 米国特許第５，２９４，０６６号明細書

本発明の目的は、そのようなホイストを更に改良することである。

この目的は、請求項１に記載のホイストを用いて達成される。

本発明によるホイストは、ヒステリシスクラッチが機械的摩擦なしにスリップし始めるトルク限界を呈する。スリッページのトルクは、公称荷重のトルクより小さい。その場合、公称荷重のトルクは、ホイストが公称荷重すなわちその最大許容荷重を吊り上げる際にクラッチ上で発生するねじりモーメントである。その場合、スリッページは、２つのクラッチハーフの回転速度の間の差を、モータ駆動のクラッチハーフの回転速度で割った値を表す。荷重負担能力に到達する前に発生するスリッページにより、ホイストの動作は、いくつかの側面に関して、及びいくつかの状況において改良され得る。

荷重が吊り上げられる場合、特に、高い吊り上げ速度で吊り上げられる場合、荷重に結合されたチェーン又は適切なロープは最初にたるんでいる。高速の駆動装置を用いると、チェーン又は適切なロープはピンと張り、衝撃を伴って荷重を吊り上げる。公称荷重に対応する引っ張り力を引っ張り手段が蓄積する前に、ヒステリシスクラッチのスリッページを提供することにより、荷重の衝撃はかなり緩和される。クレーンシステムのホイストの、引っ張り手段、パワートレインの残りの部分、又は支持構造上の損傷反応は、回避されるか又は少なくともかなり減少する。

公称荷重のトルクをトルク限界より大きく設定することにより、以前より直感的なホイストの操作が加えて可能になる。特に、未知の又は様々な荷重が吊り上げられる場合、本発明により、荷重のサイズに関するフィードバックが日常の実作業の間に操作者に提供される。駆動されるモータの一定の回転速度を用いて、公称荷重より小さく、しかしトルク限界を超過する荷重は、最大許容荷重（これを用いればトルク限界に到達する）より小さな荷重より明らかにゆっくりと吊り上げられる。従って、操作者は、持ち上げられる荷重の顕著によりゆっくりとした吊り上げの結果として、公称荷重に近付いていることを認識する。

ヒステリシスクラッチは、公称荷重より明らかに低い部分荷重においてすでにスリッページを呈するため、モータのインバータ制御の使用なしでも、ホイストの穏やかな始動が達成され得る。例えば、吊られる荷重を吊り上げ方向において加速するために必要とされる加速力は、モータがスイッチオンされた時にスリッページの増加を引き起こし、従って荷重はモータよりゆっくりと加速されることが可能である。これは、モータがその回転速度を非常に急速に変化させる場合の回転速度の転換にも当てはまり、一時的に、ヒステリシスクラッチ内の増加したスリッページによって、荷重の加速の減少と、従って作用力の最小化とが可能になる。同様の挙動が、モータがスイッチオフされる場合にも達成され得る。

特に、ヒステリシスクラッチは、該クラッチの回転速度の関数ではない減衰効果による、振動の効率的な吸収を可能にする。そのような振動は、モータをスイッチオン及びスイッチオフすることによって、又は回転速度の転換によって、又はチェーンプーリにおける多角形効果（チェーンホイール上の半径の変化の結果として、張力をかけられたチェーンに振動が誘発されること）によっても引き起こされる。このようにして、チェーンの共振振動に起因して荷重負担能力が超過されること、及びシャットダウン又はその他の対応策が必要とされることを防止することが可能である。

ヒステリシスクラッチがゼロとは異なるスリッページを生じさせ始めるトルク限界は、目的に応じて、例えば最大０．９５倍、０．９倍、０．８倍に、又は公称荷重トルクに、又は公称荷重トルクに対する別の比率に設定されてもよい。トルク限界がより低く設定されれば、より多くのスリッページが通常動作中にヒステリシスクラッチによって許可され、前述の効果はより大きくなる。

好ましくは、ヒステリシスクラッチは、スリッページの増加に伴って、伝達されるトルクが増加することを特徴とする。その場合、トルク限界より上のトルクが伝達され得ることが保証される。このようにして、ヒステリシスクラッチは、公称荷重よりわずかに大きな荷重の吊り上げを可能にし得る。スリッページは最大１（すなわち１００％）であってもよい。好ましくは、スリッページ１においてホイストによって生成される力は、ホイスト又はその支持構造のいかなる損傷ももたらさない許容範囲内の力である。

ヒステリシスクラッチは、モータがスイッチオフされることなしに、高いスリッページにおいて、より長い動作期間を可能にするように設計されてもよい。この場合、ヒステリシスクラッチは、ホイスト及びその支持構造の受動防護を提供し、その場合、ヒステリシスクラッチによって制限される力は、前記ホイスト及び前記支持構造の寸法決定の際に信頼され得る。これにより、さもなければ実装されるべき追加の安全機能の最小化が、システムの寸法決定において、安全性の低下を受け入れる必要なしに可能になる。

ヒステリシスクラッチは、回転速度検出器に接続されてもよい。回転速度検出器は、回転速度及び／又は回転角の関数である少なくとも１つの手段、例えば、回転速度センサ、遠心力スイッチ、レゾルバなどを含む。回転速度検出手段は、絶対値生成器又は増分生成器として構成されてもよい。好ましくは、回転速度検出手段は、出力側クラッチハーフをその回転速度の観点から監視するために出力側クラッチハーフと少なくとも関連付けられる。必要に応じて、別の回転速度検出手段が、入力側クラッチハーフを検出及び監視してもよい。この回転速度検出手段は、モータ内に実装されてもよい。前述の設計のうちの任意のものの回転速度検出手段は、以下総称して「回転速度センサ」と呼ぶ。

解析装置が、回転速度センサによって検出された回転速度を比較して、特に回転速度差を判定してもよい。回転速度差（モータ側クラッチの回転速度からトランスミッション側クラッチの回転速度を引いた値）をモータ側クラッチの回転速度で割った値は、スリッページを表す。好ましくは、トルク／スリッページ特性の傾きは直線的に上昇する。トルク限界より上では、検出されるスリッページは、ホイストによって加えられる力の尺度として使用されてもよい。これは非線形のトルク／スリッページ関係にも当てはまる。

有利な実施形態について述べると、ヒステリシスクラッチはオイルバス内に配置される。このオイルバスは、トランスミッションのオイル充填の一部であってもよく、又はこれは別個のオイル量を表してもよい。ヒステリシスクラッチはトランスミッションハウジング内に配置されてもよい。両方の場合においてオイルバスは、１つのクラッチハーフ上で生成された熱エネルギーを前記バスが吸収し、ホイストのハウジングに排出して、熱エネルギーを環境内に伝導するという点で、ヒステリシスクラッチの冷却のために効率的に使用されてもよい。特に、ヒステリシスクラッチは、トランスミッションオイルによって形成されるオイル流と接触してもよい。この結果として、スリッページによって熱エネルギーに変換されたエネルギーは、スリッページを伴うホイストの連続動作が可能にされるような効率的な様態で排出され得る。

好ましくは、ヒステリシスクラッチは、永久磁石ロータを内側に、及び中空円筒状ヒステリシスリングを外側に有する円筒状設計を有し、当該リングは動作中にかなりの熱にさらされる可能性がある。当該リングを外側に配置することにより、単純かつ効率的な冷却が可能である。

ヒステリシスクラッチのエアギャップは、オイルがない状態であってもよく、又は必要に応じてやはりオイルで満たされてもよい。後者の場合、エアギャップ内に存在するオイルは、その粘性により、及び／又はその流体力学的効果により、追加のトルクの伝達をもたらし得る。操作者によるホイストの更なる過荷重を防止するための、既存の過荷重に伴うトルク伝達の減少のために、エアギャップ内のオイルの加熱に伴うオイル粘性の低下を利用することが可能である。

好ましくは、ヒステリシスクラッチは、サイズ調節可能なエアギャップを有する。円筒状のエアギャップについて述べると、半径方向のエアギャップ幅は同じままでの、少なくとも１つのクラッチハーフの軸方向調節は、トルク限界を所望に応じて調節するための、前記エアギャップ幅の軸方向サイズの減少のために使用され得る。

円錐状のエアギャップを有するヒステリシスクラッチについて述べると、クラッチハーフのうちの少なくとも１つの軸方向調節は、エアギャップをその半径方向幅、及びその軸方向幅、及びその長さの、それぞれの観点から調節するために使用され得る。エアギャップのサイズを調節することによって、トルク限界を、及び／又は、トルク／スリッページ特性の形態及び／又は傾きを調節又は設定することが可能である。

ホイストの有利な実施形態は、少なくとも１つのブレーキを含むパワートレインを有し、ブレーキのうちの少なくとも１つは、ヒステリシスクラッチから見てトランスミッション側に配置される。トランスミッションに接続されたブレーキが、最大荷重トルクと、どちらがより小さいかに応じてヒステリシスクラッチ又はモータによって加えられ得る最大トルクとの合計と少なくとも同程度に大きいブレーキトルクのために設計される場合、安全指向の駆動装置が製造され得る。ブレーキは、モータが任意の方向において制御されずに回転している場合でも、荷重を保持することが可能であり、同時に、ヒステリシスクラッチは、伝達されるトルクを、ブレーキによって依然として安全に吸収されることが可能な値に制限する。そのようなエラー状態が継続して存在する場合、非接触の様態で機械的に動作するヒステリシスクラッチは、１つ以上の永久磁石がより弱くなるか又は完全に脱磁される温度に到達し得る。この結果として、トルク伝達は減衰されるか又は中断される。従って、駆動装置の追加の加熱及び危険な過加熱は防止される。これは、サイリスタ制御の駆動装置を有するホイスト、及び商用電源制御の駆動装置（ｐｏｗｅｒ ｍａｉｎｓ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｄｒｉｖｅｓ）を有するホイストに当てはまる。

この配置はいくつかの利点を提供する。

緊急スイッチが作動された場合、ブレーキはトランスミッション及び引っ張り装置を停止させる。ヒステリシスクラッチ内で、トランスミッション又はクラッチの過荷重なしに、回転しているモータの運動エネルギーは熱エネルギーに変換される。この概念は、１５００回転／分を超える、又は更には３０００回転／分を超える高い回転速度を呈するモータにおける使用に特に適しており、これらのモータは動作中に特に高い運動エネルギーを呈する。

更に、この概念は安全指向の駆動装置に適している。例えば、安全指向のインバータのための規制に適合しないインバータを介してモータが駆動される場合、ブレーキとヒステリシスクラッチとの組み合わせによって、所望の安全性は依然として達成され得る。これは特に、１のスリッページを伴って伝達される最大伝達可能トルク、及び公称荷重によるトルクが、十分な安全性を有してブレーキによって吸収され得る場合に当てはまる。

トルク限界の観点から調節可能であるように構成されたヒステリシスクラッチに関連して、エラー状況における制御された荷重下降という追加の可能性が存在する。これを達成するために、モータは、もはや回転し得ないように好適なツール又は物体を用いてブロックされる。モータ側ブレーキが備えられる場合、前記ブレーキもモータをブロックするために使用されてもよい。次に、ヒステリシスクラッチのトルク限界が手動調節によってわずかに減少され、次に、トランスミッション側ブレーキの手動解放が試みられる。これは、荷重が少なくともゆっくりとヒステリシスクラッチを回転させることが可能な点までトルク限界が減少されるまで、繰り返される。この調節が達成されたら、制御された様態で荷重が地上に又は別の支持体上に置かれるまで、トランスミッション側ブレーキは手動解放されたままにされてもよい。その際に、トルク／スリッページ特性の正の傾きにより、荷重の制御されていないクラッチスリップは排除される。

本発明の有利な実施形態の追加の詳細は、図面又は説明から、及び従属請求項から推測することが可能である。

ホイストの概略全体図である。 ホイストの概略基本図である。 図１におけるホイストの実施形態の別の図である。 トルク／スリッページ特性である。 異なる荷重を用いた、クラッチ入力及びクラッチ出力上のクラッチの回転速度の時間依存図である。 異なる荷重を用いた、クラッチ入力及びクラッチ出力上のクラッチの回転速度の時間依存図である。 荷重振動の発生を伴うクラッチ上のトルクの時間依存図である。

図１は、クレーン、クレーンシステムなどの一部であってもよいホイスト１０であって、例えば丸リンクチェーン１２、別のタイプのチェーン、ロープなどの形態の引っ張り手段１１を用いて荷重を吊り上げるために配置される、ホイスト１０を示す。荷重を吊り上げるために、チェーン１２は、パワートレインの出力側に接続されたポケットホイール１３上を移動する。前記パワートレインは、好ましくは電気モータであるモータ１５と、好ましくはトランスミッション１６とを含む。モータ１５は、非同期モータ、同期モータ又は別の電気モータ、油圧モータ、圧縮空気モータ、あるいは任意のその他の駆動源であってもよい。これはホイスト１０の全ての実施形態に当てはまる。最も単純な場合、これは単一の固定された回転速度を有する商用電源動作モータ（ｍａｉｎｓ−ｏｐｅｒａｔｅｄ ｍｏｔｏｒ）であってもよく、それにより前記モータはスイッチオン及びスイッチオフされてもよい。あるいは、極数変換により、モータ１５は商用電源動作モータとしていくつかの回転速度を呈してもよい。特に便利な実施形態において、モータ１５は、インバータを用いて可変回転速度で動作される。

トランスミッション１６は、荷重を上げ下げするために、モータの高い回転速度をポケットホイール１３の低い回転速度に変換する減速装置１６である。好ましくは、トランスミッション１６は、非自己ロック歯付き歯車装置（ｎｏｎ−ｓｅｌｆ−ｌｏｃｋｉｎｇ ｔｏｏｔｈｅｄ ｇｅａｒｉｎｇ）である。しかし必要に応じて、トランスミッション１６は、ウォーム歯車などの自己ロック部品を含んでもよい。

パワートレイン１４はトランスミッション側ブレーキ１７に接続される。好ましくは、これは、ブレーキブロック１９、２０と関連付けられたブレーキディスク１８を含むディスクブレーキである。好ましくは、これらのブレーキブロック１９、２０は、バネ２２の力によってブレーキディスク１８に向けて張力をかけられる。それらのブレーキブロック１９、２０は、ブレーキディスク１８を自由にするために１つ以上の電磁石２１によって解放されてもよい。

図２によって概略的に示されるように、トランスミッション１６は、ヒステリシスクラッチ２３を介してモータ１５に接続される減速装置である。そのために、ヒステリシスクラッチ２３は、モータ１５の駆動シャフトに接続された入力側クラッチハーフ２４と、トランスミッション１６の入力シャフトに接続されたトランスミッション側駆動ハーフ２５とを含む。トランスミッション１６のシャフトのうちの１つがブレーキ１７に接続される。好ましくは、ヒステリシスクラッチ２３は、クラッチハーフ２４、２５の間に含まれる円筒状のエアギャップ２６を伴う円筒状の基本設計を有する。

必要に応じて、クラッチハーフ２４、２５のうちの少なくとも１つは回転速度センサに接続されてもよく、最も単純な場合、これは遠心力スイッチである。あるいは、両方のクラッチハーフ２４、２５を、回転速度センサ２７、２８であってそれぞれがクラッチハーフ２４及び２５の回転速度に対応する信号をそれぞれ生成する、回転速度センサ２７、２８に接続することも可能である。信号は、回転速度を、及び／又はクラッチハーフ２４、２５の互いに対する位相関係を特徴付けるスイッチング信号、アナログ信号、又はデジタル信号であってもよい。信号は、回転速度の判定、スリッページの検出、及び／又はスリッページの判定のためのユニット２９に入力されてもよい。このようにして検出されたスリッページ、及び／又は回転速度（１つ又は複数）は、モータ１５及び／又はブレーキ１７を動作させるための制御基準として利用されてもよい。荷重の量は、スリッページに基づいて判定されてもよい。

図２において概略的に示されるように、ヒステリシスクラッチ２３及びトランスミッション１６は、好ましくはオイルで満たされた共通のトランスミッションハウジング内に配置されてもよい。オイルは、ベアリング及び歯付きホイールの潤滑のため、並びにトランスミッションハウジング３０内で生成された廃熱を排出するために使用されてもよい。特に、既存のオイルが、ヒステリシスクラッチ２３の廃熱をトランスミッションハウジング３０に伝導するために使用されてもよい。

図３は、トランスミッション側にブレーキ１７を有するホイスト１０の設計を、より抽象性の少ない様態で、かつ同じ参照符合を使用して示す。明らかなように、ホイスト１０は、ヒステリシスクラッチ２３を調節するための調節機構３１を含む。調節機構３１は、トランスミッション側クラッチハーフ２５に接続されたシャフト３３を支持する調節ネジ３２を含む。シャフト３３の軸方向位置を調節することにより、クラッチハーフ２４、２５の相対的な軸方向位置が互いに相対的に調節され、結果としてエアギャップ２６のサイズが調節される。

これまでに説明したホイスト１０は、以下のように動作する。

ホイスト１０は、荷重を移動させる（吊り上げる、あるいは更には傾斜した方向又は水平方向に引っ張る）ために使用されてもよく、前記荷重は引っ張り手段１１に接続される。これは、引っ張り手段１１の自由端上で行われてもよく、又は引っ張り手段１１の自由端が、固定された懸架点、例えばトランスミッションハウジング３０において固定される場合、スナッチブロック内に配置された遊動ローラを介して行われてもよい。モータ１５が回転した場合、荷重を吊り上げるか又は別様に移動させるために、駆動トルクが、ヒステリシスクラッチ２３及びトランスミッション１６を介して、ポケットホイール１３に、又は別の巻き取りホイールに伝達される。荷重の重量が力限界Ｆ_０より低い場合、この動作は、ヒステリシスクラッチ２３のいかなる実質的なスリッページもなしに行われ得る。荷重の重量が力限界Ｆ_０より大きく、しかし公称荷重負担能力Ｆ_Ｎｏｍより小さい場合、ヒステリシスクラッチ２３上でスリッページが発生する。ヒステリシスクラッチ２３上の力限界Ｆ_０は、トルク限界Ｍ_０に対応する。このトルク限界Ｍ_０に到達した場合、スリッページｓは依然として単にゼロである。トルク限界Ｍ_０を超過した場合、前記スリッページは増加する。その際に、ヒステリシスクラッチ２３は好ましくは線形特性３４を示し、すなわち、伝達されるトルクＭはスリッページｓの増加と共に増加する。公称荷重負担能力Ｆ_Ｎｏｍに到達した場合、公称トルクＭ_Ｎｏｍがヒステリシスクラッチ２３にかけられ、これはスリッページｓ_Ｎｏｍをもたらす。公称スリッページｓ_Ｎｏｍは０と１との間の範囲である。例えばこれは、５％又は１０％だけ、より大きくてもよい。好ましくはこれは、公称荷重に到達したことを操作者に知らせるために、公称荷重が依然としてなめらかに、しかし明らかに減少した速度で吊り上げられ得るような様態で選択されてもよい。

公称荷重でより高い速度（例えば公称速度）に到達すべきである場合、スリッページにもかかわらず所望のより高い速度に到達するような様態で、歯車減速が達成、すなわち設定されてもよい。トランスミッションのそのような選択の利点は、部分荷重がより迅速に移動され得、従って作業効率が増加することである。

トルク／スリッページ特性は必ずしも線形である必要はないことに留意されたい。図４においてトルク／スリッページ特性３５として示されているように、これは直線形態から逸脱してもよく、それにより、公称荷重負担能力Ｆ_Ｎｏｍの半分より低い臨界荷重の場合に、ゼロとは異なるスリッページがすでに発生する。しかし好ましくは、そのような特性は、１に等しいスリッページの場合、すなわち引っ張り手段１１がブロックされる場合に、最大力Ｆ_Ｍａｘを生成するように逓減的であり、前記力は安全な値に制限され、例えば、公称荷重負担能力Ｆ_Ｎｏｍの１．５倍、好ましくは１．３倍、更に好ましくは最大１．２倍、更には最大１．１倍を、又は前記値の間の公称荷重の値を超過しない。最大力Ｆ_Ｍａｘが存在する場合、最大トルクＭ_Ｍａｘがヒステリシスクラッチ２３上に発生する。トルク／スリッページ特性３４が線形であるかどうかにも、それが非線形のトルク／スリッページ特性３５であるかどうかにもかかわらず、例えば遠心力スイッチを用いて少なくともクラッチハーフ２５の回転速度を、好ましくは回転速度センサ２７、２８を用いて両方のクラッチハーフ２５、２４の回転速度を検出することによって、スリッページを判定し、ホイスト１０の動作状態に関する結論を導き出すこと、又は前記動作状態に影響を及ぼすことが可能である。例えば、公称スリッページｓ_Ｎｏｍを超過した場合にモータ１５の回転速度を低下させ、それにより、モータ１５を完全にスイッチオフすることなしに、公称荷重負担能力Ｆ_Ｎｏｍより大きな荷重の吊り上げを防止することが可能である。

更に、トルク限界Ｍ_Ｎｏｍより低いトルク限界Ｍ_０を設定することによって、モータ１５がインバータなしに、商用電源電流（ｍａｉｎｓ ｃｕｒｒｅｎｔ）を用いて、固定された回転速度で動作される場合でも、なめらかな動作１０が達成され得る。

図５は、２つの回転速度Ｎ_１、Ｎ_２で動作されることが可能なモータ１５のスイッチオンを示す。特性３６は、モータ回転速度の、及び従ってクラッチハーフ２４の回転速度の推移を示す。特性３７は、クラッチハーフ２５の回転速度の推移を示す。荷重が加速されている間、スリッページｓは一時的に増加し、従ってトランスミッション側クラッチハーフ２５の回転速度は、遅延を伴ってモータ１５の回転速度に追従する。このようにして、引っ張り手段１１のショック様の応力は防止されるか又は最小にされる。単一の固定された回転速度のみにおいて動作されるモータ１５の場合でも効果は同様である。明らかなように、一定時間後に、ヒステリシスクラッチ２３はスリッページ０に、すなわち荷重Ｆ_０より低い荷重に到達する。

図６は、荷重限界Ｆ_０より大きな荷重の重量における動作を示す。モータ回転速度が実質的に急増する間（特性３８）、トランスミッション側クラッチハーフ２５の回転速度は、顕著な遅延を伴って、モータの回転速度に到達することなしに追従する。従って、公称荷重負担能力Ｆ_Ｎｏｍに接近している場合、ホイスト１０の動作は特に穏やかである。

所望により設けてもよいモータ側ブレーキ１７ａを、唯一のブレーキとして又はトランスミッション側ブレーキと組み合わせて使用することにより、停止動作の間、引っ張り手段１１のショック様の応力はやはり防止されるか又は最小にされ得る。図２は、所望により設けてもよいブレーキ１７ａを示す。前記ブレーキは、ブレーキディスク１８ａと、ブレーキブロック１０ａ、２０ａと、戻しバネ２２ａと、戻しバネ２２ａの力に逆らってブレーキ１７ａを解放する電磁石２１ａとを含む。

２つのブレーキ１７、１７ａが使用されている場合、それらは、最初にモータ側ブレーキ１７ａがブレーキをかけ、続いて、遅れてトランスミッション側ブレーキ１７がブレーキをかけるような様態で作動されなければならない。モータ側ブレーキ１７ａが作動された後、モータ回転速度３６及び３８は急速に低下する。荷重は、今やヒステリシスブレーキのように作用するヒステリシスクラッチ２３によって、穏やかに減速される。荷重の穏やかな減速は、図５及び図６において破線によって示されている。トランスミッション側ブレーキ１７の遅れた印加によって、荷重は、トランスミッション側ブレーキ１７によって安全に維持される。２つのブレーキを含む説明したホイストは、荷重の制御された下降という選択肢をサポートする。

図７は、ホイスト１０を用いて達成される別の有用な効果を示す。これは、振動の刺激の場合における、ヒステリシスクラッチ２３上のトルクＭの推移を特徴付けるトルク／時間ダイアグラムによって示される。そのような振動の刺激は、ポケットホイール１３の多角形効果に起因するものであってもよい。回転しているポケットホイール１３であってその効果において多角形であるポケットホイール１３が、張力をかけられたチェーンの共振周波数に一致する周波数でチェーン１２を刺激した場合、チェーンの著しい振動が発生する可能性がある。それらの振動は対応するトルク変動において発現し、駆動装置の、及び例えば支持構造などの主要部品の損傷をもたらす可能性がある。図７は、破線４０において、このようにしてもたらされるトルク推移を示し、この推移の間に、公称トルクＭ_Ｎｏｍが、及び従って対応する公称荷重負担能力Ｆ_Ｎｏｍも、超過される。しかし、実線４１によって示されるヒステリシスクラッチ２３上のトルクは、時間セグメントΔｔにおいて、トルク限界Ｍ_０と公称トルクＭ_Ｎｏｍとの間のゾーンに繰り返し到達する。このゾーン内では、スリッページｓは０とは異なり、従って振動プロセスからエネルギーが引き出されて熱エネルギーに変換される。この結果として、振動は効果的に減衰され、従って完全に停止するか、又は少なくとも公称トルクＭ_Ｎｏｍ（及び従って公称荷重負担能力Ｆ_Ｎｏｍ）を超過しないものとなる。

本発明によるホイスト１０は、ヒステリシスクラッチ２３を含むパワートレイン１４を含む。前記クラッチは駆動モータ１５のトルクをトランスミッション１６に伝達し、それにより引っ張り手段１１を駆動する。ヒステリシスクラッチ２３は、引っ張り手段上で公称荷重負担能力Ｆ_Ｎｏｍに到達するより前に、ゼロとは明らかに異なるスリッページをすでに呈するような様態で調節される。ホイストがその公称荷重負担能力Ｆ_Ｎｏｍの範囲内又はその付近で動作される場合、前記駆動装置は連続したスリッページの状態で動作する。結果として生じる廃熱は、オイルバスを介してトランスミッションハウジングの壁に排出されることが好ましく、トランスミッションハウジングの壁はその際に冷却面として作用する。

この程度まで改良されたホイスト１０は、よりスリムな寸法決定を可能にし、改良された動作特性を示す。そのヒステリシスクラッチ２３は、制御された緊急荷重下降を伴うヒステリシスブレーキとしての使用を可能にし、荷重振動を吸収するための振動ダンパとして作用し、緊急スイッチオフの場合にトランスミッション側ブレーキ１７を用いて荷重が停止されつつありかつモータ１６は継続して動作している間の、安全トルク制限ユニットとして作用することが可能であり、かつ／又は、一定のモータ回転速度における荷重吊り上げ速度の荷重依存変化の結果として、操作者にとっての荷重インジケータとして作用することが可能である。

１０ ホイスト
１１ 引っ張り手段
１２ チェーン
１３ ポケットホイール
１４ パワートレイン
１５ 駆動モータ
１６ トランスミッション
１７、１７ａ ブレーキ
１８、１８ａ ブレーキディスク
１９、２０ ブレーキブロック
１９ａ、２０ａ
２１、２１ａ 電磁石
２２、２２ａ バネ
２３ ヒステリシスクラッチ
２４ モータ側クラッチハーフ
２５ トランスミッション側クラッチハーフ
２６ エアギャップ
２７ 回転速度センサ、モータ及びクラッチハーフ２４に応答
２８ 回転速度センサ、トランスミッション及びクラッチハーフ２５に応答
２９ スリッページ検出ユニット
Ｎ_{Ｍｏｔｏｒ} モータ回転速度
Ｎ_{Ｇｅｔｒｉｅｂｅ} トランスミッション回転速度
_{［Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ］}
ｓ スリッページ：ｓ＝（Ｎ_{Ｍｏｔｏｒ}−Ｎ_{Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ}）／Ｎ_{Ｍｏｔｏｒ}
３０ トランスミッションハウジング
３１ 調節機構
３２ 調節ネジ
３３ シャフト
Ｆ_０ 力限界
Ｆ_Ｎｏｍ 公称荷重負担能力
Ｍ_０ トルク限界
Ｍ_Ｎｏｍ 公称トルク
ｓ_Ｎｏｍ 公称スリッページ
３４ トルク／スリッページ特性（線形）
３５ トルク／スリッページ特性（非線形）
Ｆ_Ｍａｘ 最大力
Ｍ_Ｍａｘ 最大トルク
Ｎ_１、Ｎ_２ モータ回転速度
３６ モータ回転速度
３７ 回転速度、トランスミッション入力シャフト
３８ モータ回転速度
３９ 回転速度、トランスミッション入力シャフト
４０、４１ 線

Claims (15)

1. ホイスト（１０）であって、
   駆動トルクを印加するために配置されたモータ（１５）と、トランスミッション（１６）とを備えるパワートレイン（１４）を有し、
   荷重を吊り上げるように適合された、かつ前記パワートレイン（１４）に接続された引っ張り手段（１１）を有し、
   前記パワートレイン（１４）内に配置された、かつトルク限界（Ｍ_０）を呈するヒステリシスクラッチ（２３）を有し、前記トルク限界（Ｍ_０）より下では前記ヒステリシスクラッチはいかなるスリッページも示さず、前記トルク限界（Ｍ_０）より上では前記ヒステリシスクラッチはスリッページ（ｓ）において動作し、
   前記ホイスト（１０）について、公称荷重負担能力（Ｆ_Ｎｏｍ）が固定されており、前記ヒステリシスクラッチ（２３）上の公称荷重トルク（Ｍ_Ｎｏｍ）が前記公称荷重負担能力（Ｆ_Ｎｏｍ）に対応する、
   前記ホイスト（１０）であって、
   前記公称荷重負担能力（Ｆ_Ｎｏｍ）は前記トルク限界（Ｍ_０）より大きい
   ことを特徴とする、ホイスト。
2. 少なくとも、前記トルク限界（Ｍ_０）は、前記公称荷重トルク（Ｍ_Ｎｏｍ）の最大０．９５倍、好ましくは最大０．９倍、更には最大０．８倍であり、又は、最大トルク（Ｍ_Ｍａｘ）は、前記公称荷重トルク（Ｍ_Ｎｏｍ）の最大１．３倍、好ましくは最大１．２倍、更に好ましくは最大１．１倍であることを特徴とする、請求項１に記載のホイスト。
3. 前記ヒステリシスクラッチ（２３）は、スリッページ（ｓ）の増加に伴って、伝達されるトルクが増加することを示すことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のホイスト。
4. 前記トルク限界（Ｍ_０）が超過された場合、前記ヒステリシスクラッチ（２３）は、公称荷重負担能力（Ｆ_Ｎｏｍ）において少なくとも０．０５であるスリッページ（ｓ）を示すことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のホイスト。
5. 前記引っ張り手段（１１）はチェーン（１２）であること、及び前記パワートレイン（１４）は前記チェーン（１２）の接続のためのポケットホイール（１３）を備えること、又は前記モータ（１５）は少なくとも２つの異なる回転速度（Ｎ_１、Ｎ_２）において動作可能であること、又は前記モータ（１５）は商用電源動作の、極数変換可能なモータであることの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のホイスト。
6. 前記ヒステリシスクラッチ（２３）は、少なくとも１つの回転速度センサ（２８）に接続されることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のホイスト。
7. 前記少なくとも１つの回転速度センサは、スリッページ検出又は荷重検出の少なくとも１つのための解析ユニット（２９）に接続されることを特徴とする、請求項６に記載のホイスト。
8. 前記ヒステリシスクラッチ（２３）は、オイルバス内に配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のホイスト。
9. 前記ヒステリシスクラッチ（２３）は、内側クラッチハーフ（２４）と外側クラッチハーフ（２５）との間に円筒状の又は円錐状のエアギャップ（２６）を有することを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のホイスト。
10. 前記内側クラッチハーフ（２４）は、少なくとも１つの永久磁石を備え、前記外側クラッチハーフ（２５）は、前記永久磁石によって反転されることが可能な極性を有する材料を備えることを特徴とする、請求項９に記載のホイスト。
11. 前記ヒステリシスクラッチ（２３）は、サイズ調節可能なエアギャップ（２６）を有することを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載のホイスト。
12. 前記ヒステリシスクラッチ（２３）は、手動作動可能な調節機構（３１）と関連付けられることを特徴とする、請求項１１に記載のホイスト。
13. 前記パワートレイン（１４）は少なくとも１つのブレーキ（１７、１７ａ）を備え、その場合、前記ブレーキ（１７、１７ａ）のうちの少なくとも１つは前記トランスミッション（１６）に接続されることを特徴とする、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載のホイスト。
14. 前記トランスミッション（１６）に接続された前記ブレーキ（１７）は、最大荷重トルク（Ｍ_ｍａｘ）と、前記ヒステリシスクラッチ（２３）によって又は前記モータ（１５）によって加えられ得る最大トルクであってどちらがより小さいかに応じた最大トルクとの合計と少なくとも同程度に大きいブレーキトルクのために適合されることを特徴とする、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載のホイスト。
15. 前記ヒステリシスクラッチは、少なくとも、
    制御された緊急荷重下降を伴うヒステリシスブレーキとして、
    荷重振動を吸収するための振動ダンパとして、
    緊急スイッチオフの場合にトランスミッション側ブレーキ（１７）を用いて前記荷重が停止されつつありかつ前記モータ（１６）は継続して動作されている際の、安全トルク制限のために、又は、
    荷重インジケータのための少なくとも１つのために
    使用される、請求項１に記載のホイストの使用。

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