DE19757500C1 - Reibungsschlupfkupplung für elektrische Antriebe von Hebezeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungsschlupfkupplung für elektrische Antriebe von Hebezeugen, insbesondere schweren Kettenzügen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind Sicherheitsrutschkupplungen für elektrische Hebezeuge bekannt, die als Kupplungs- und Bremseinheit ausgebildet sind, und die bei Überlast und zur Begrenzung der höchsten und der tiefsten Stellung des Lasthakens gleichzeitig die Funktion der Haltebremse aufweisen. Gemäß DE Patentschrift 28 08 750 besitzt die in einer Funktionseinheit vereinigte Haltebremse und Rutschkupplung einen im Gehäuse angeordneten Motor mit einer Hohlwelle, mit einer darin enthaltenen Antriebswelle, mit welcher die Umkehr des Kraftflusses innerhalb der Ankerwelle ermöglicht wird. Die Umkehr des Kraftflusses ist deshalb erforderlich, damit die Rutschkupplung auf der entgegengesetzten Seite der Antriebswelle, die zum Getriebe beziehungsweise zu der Kettennuß führt, leicht zugänglich und bequem einstellbar ist. Nachteilig ist, daß der hier vorgeschlagen Kupplungs- und Bremseinheit ein separates Gehäuse zugeordnet ist, das bei einem Kleinhebezeug mit dem Gehäuse für den Kettenzug identisch ist. Die Sicherheitsrutschkupplung ist aus diesem Grunde bei einem Elektrokettenzug mit einem in der Elektroindustrie gebräuchlichen Elektromotor im Standardgehäuse nicht anwendbar.

Die in der vorbezeichneten Veröffentlichung zur Anwendung gebrachte Sicherheitsrutschkupplung an sich weist an der dem Antrieb abgewandten Seite einen aus der DD Patentschrift 78 074 bekannten, fest mit der Hohlwelle verbundenen Flansch auf, der mit einem flachen Kupplungsbelag als Reibelement belegt ist. Die in der Hohlwelle gelagerte Antriebswelle besitzt eine als Backenbremse ausgebildete Kupplungsscheibe, die mit Hilfe einer Spannmutter unter Zwischenschalten von Tellerfederpaketen gegen den Kupplungsbelag anpreßbar ist. Die mit Hilfe der Spannmutter bewirkte Anpreßkraft darf in Hinsicht auf die beabsichtigte Begrenzung des Schlupfes nicht zu klein und unter Berücksichtigung der zulässigen Überlast nicht zu groß ausgeführt werden. Aus diesem Grunde ist das feinfühlige Einstellen der Reibungsschlupfkupplung nicht gewährleistet. Der Einsatz der Reibungsschlupfkupplung mit einem radial großen, flächenförmig ausgeführten Reibungsbelag bleibt deshalb auf den Einsatzbereich von Kleinhebezeugen mit geringer Überlast beschränkt. Außerdem wird die Reibungsschlupfkupplung bei größeren Lasten nachteilig beeinflußt, wenn die Antriebswelle abtriebsseitig mit einem schrägverzahnten Antriebsrad in Eingriff steht. Zusätzlich ist der Anker mit der Hohlwelle fest verbunden, die aufgrund ihres größeren Außendurchmessers eine größere Ankerbohrung erforderlich macht, so daß ein Elektromotor mit einem Anker und einer Ankerbohrung in Standardabmessung nicht in Frage kommen kann.

Bei einem weiteren in der DE Offenlegungsschrift 44 08 578 veröffentlichten Kettenzug ist die Rutschkupplung getrieblich zwischen dem Anker des Antriebsmotors und der Hohlwelle angeordnet, damit ein nach Möglichkeit geringes Moment übertragen werden muß. Hierbei ist die Hohlwelle einerseits in einem axial längsverschiebbaren Radiallager und andererseits in einem ortsfest montierten Radiallager gelagert. Die Hohlwelle ist außerdem auf beiden Seiten im Bereich der Radiallager auf ihrem Außenumfang mit einem Profilverzahnungsabschnitt versehen, auf dem drehfest ein Kupplungsring angeordnet ist, der sich mit seiner Rückseite an dem Innenlagerring des betreffenden benachbarten Radiallagers abstützt. Der Kupplungsring ist mit einer kegelstumpfförmigen Reibfläche versehen, die mit einer komplementären Reibfläche eines Reibringes korrespondiert, der über einen rohrförmigen Ansatz drehfest in eine koaxiale Bohrung des Käfigläufers eingeklebt ist. Zum Einstellen der Rutschkupplung trägt das linke Ende der Hohlwelle ein Außengewinde, auf welches eine Stellmutter zum Vorspannen einer Feder vorgesehen ist, wobei sich diese an dem axialverschieblichen Radiallager abstützt. Durch eine mehr oder weniger große Vorspannung der Feder, wird der Käfigläufer zwischen den beiden drehfest auf der Antriebswelle angeordneten Kupplungsringen und den Reibringen derart strammgezogen, damit das von dem Läufer auf die Hohlwelle zu übertragende Drehmoment begrenzt ist.

Obwohl durch die kegelstumpfförmigen Reibflächen aufgrund der Keilwirkung eine vergleichsweise große Reibkomponente eingestellt werden kann, ist einleuchtend, daß das einstellbare Drehmoment nicht nur von der Form, sondern desgleichen von dem Radialabstand der Reibfläche abhängig ist, was wiederum durch den Außendurchmesser der Hohlwelle bedingt ist. Bei einer in der Praxis bekannt gewordenen Rutschkupplung für sehr kleine Elektrokettenzüge mit nur geringer Tragfähigkeit bestehen die Reibglieder aus einem auf dem Anker befestigten Reibring und einem Kupplungsflansch mit einem dazwischenliegenden ringförmigen Kupplungsbelag, der mit einer Stellmutter auf dem Wellenstumpf der Antriebswelle in bekannter Weise mittels dazwischenliegender Stellfeder einstellbar ist. Der Anker weist eine im Verhältnis zur Antriebswelle vergrößerte Bohrung auf, wodurch die Abmessungen des Kupplungsbelages größer sind, als angenommen bei einem Elektromotor mit einem Antriebswellendurchmesser in Standardabmessung. Das an den Reibgliedern angreifende Drehmoment ist bei dem geringen Radialabstand des Kupplungsbelages wesentlich höher als bei einer eingangs bezeichneten Sicherheitsrutschkupplung, so daß die Feineinstellung bei großer Überlast und einer dementsprechenden Druckfeder mit großer Federkraft nicht oder nur schwer realisierbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bequem zugängliche und leicht auf die gewünschte Reibungskraft mittels Druckfeder einstellbare Reibungsschlupfkupplung für elektrische Antriebe von Hebezeugen, insbesondere schweren Kettenzügen, die zum Vereinfachen und Vereinheitlichen der Herstellung einen in der Elektroindustrie gebräuchlichen Elektromotor im Standardgehäuse und eine Ankerbohrung in Standardabmessung aufweisen sollen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Reibungsschlupfkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Zustellvorrichtung der Reibungsschlupfkupplung weist die vorgespannte Druckfeder auf, wobei die Vorspannkraft über einen Druckstößel übertragbar ist, der in einer Stößelbohrung zwischen der Stirnseite des außenliegenden Wellenzapfen und einer diametralen Langlochbohrung in dem innenliegenden Wellenabschnitt in der Rotorwelle geführt und gegen einen die Rotorwelle in dem Langloch durchgreifenden Jochkeil abgestützt ist, der mit diametral angeordneten Hakenschultern auf der Stirnseite des Nabenteils aufliegt. Auf diese Weise kann die von der Druckfeder ausgehende Zustellkraft und die Einstellung der Reibkraft der Reibungsschlupfkupplung auf der Außenseite vorgenommen und durch die in der Rotorwelle befindliche Bohrung hindurch in das Innere des Gehäuses übertragen werden.

Die Reibungsschlupfkupplung ermöglicht daher die Verwendung eines Elektromotors in Standardabmessung, was die Herstellung von Hebezeugen wesentlich vereinfachen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher beschrieben.

In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen elektrischen Antrieb eines Hebezeuges und

Fig. 2 einen Schnitt durch die Rotorwelle der mit A-A bezeichnet ist,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 1 bei X mit der Zustellvorrichtung und

Fig. 4 eine abgewandelte Form der Zustellvorrichtung bei einem Elektromotor mit Motorlüfter.

Ein elektrischer Antrieb für einen schweren Kettenzug besitzt stark schematisiert nach Fig. 1 in Standardabmessung ein Motorgehäuse 1 mit seitlich angeordneten Lagerdeckeln 2 mit Radiallagern 3 zur Lagerung der Rotorwelle 4. Die Rotorwelle 4 ist getriebeseitig links in Abtriebsrichtung mit einem Abriebsritzel 5 verbunden, der zu einem nicht weiter dargestellten Getriebe zugeordnet ist. Auf der Innenseite des linken Lagerdeckels 2 weist die Rotorwelle 4 einen Wellenbund 6 auf, an dem sich eine nach außen gerichtete Nabe 7 einer Kupplungsdruckscheibe 8 abstützt. Der Nabensitz weist eine Paßfedernut 9 mit eingelegter Paßfeder 11 auf, mit der die Kupplungsdruckscheibe 8 axial- und drehfest mit der Rotorwelle 4 montiert ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist auf einem innenliegenden Wellenabschnitt 12 der Rotorwelle 4 zwischen dem rechten Lagerdeckel 2' und dem Rotor 13 seitenverkehrt eine axialverschiebliche Kupplungsmuffe 14 angeordnet, die mittels Paßfeder 11 radial formschlüssig sowie drehfest ausgebildet und gegenüber dem Rotor 13 zustellbar ist. Der zwischen der Kupplungsmuffe 14 und der Kupplungsdruckscheibe 8 angeordnete Rotor 13 ist auf der Rotorwelle 4 drehbar und zwischen Reibscheiben 15 mit Reibbelägen 16 durch eine Axialkraft zuspannbar, die von einer Zuspannvorrichtung mit einer Druckfeder 17 zum Einstellen des maximal zulässigen Drehmoments ausgeht.

Hierzu sind die kreisscheibenförmigen Reibscheiben 15 auf ihrer Innenseite mit dem Rotor 13 formschlüssig mittels Stiften 18 oder anderen Verbindungselementen fest verbunden.

Außerdem können die Reibscheiben 15 auf der Rotorwelle 4 mit integrierten Gleitlagern 19 drehbar gelagert werden. Nach Fig. 4 kann die Lagerung abgewandelt und der Rotor 13 mit integrierten Gleitlagern 19 auf der Rotorwelle 4 umlaufen. Die Reibscheiben 15 bilden dann separate Teile und werden mit formschlüssigen Verbindungselementen, zum Beispiel mit Stiften 18, an den Stirnseiten des Rotors 13 befestigt.

Die Reibscheiben 15 in Fig. 1 besitzen auf der Außenseite eine trapezförmig sich verjüngende Nut 21 zur Aufnahme des Reibbelages 16, der auf dem entsprechenden Seitenteil eine kegelstumpfförmigen Reibfläche 22 und auf der Kehrseite in Opposition zur Kupplungsdruckscheibe 8 beziehungsweise der Kupplungsmuffe 14 eine gerade, rechtwinklig zur Rotationsachse angeordnete Ringfläche 23 aufweist, die in eine Ringnut 24 an der Kupplungsmuffe 14 und der Kupplungsdruckscheibe 8 eingreift. Durch die größeren Normalkräfte, die bei gleicher Anpreßkraft infolge der Keilwirkung in der trapezförmigen Nut 21 entstehen, sind die Reibbeläge 16 in den Reibscheiben 15 durch Reibung ohne zusätzliche Hilfsmittel fixiert, so daß die beim Schlupf entstehende Reibungswärme nicht unmittelbar in den Rotor 13 geleitet und der Wärmefluß in den Antrieb gemindert wird.

Der Durchmesser des Reibbelages 16 kann so groß gewählt werden, daß die Anpreßkraft in Bezug auf das Drehmoment wesentlich kleiner als in Höhe der Rotorwelle 4 ist. Auf diese Weise kann die Druckkraft der Druckfeder 17 der Zustellvorrichtung kleiner ausgeführt werden.

Zum Erzeugen der Anpreßkraft mit der Zustellvorrichtung gemäß Fig. 3 weist die zustellbare Kupplungsmuffe 14 an ihrem Nabenteil 25 einen zur Rotorwelle 4 koaxialen, zylindrischen Kragen 26 auf, der zum radialen Festlegen in Führungsnasen 27 eines flachen Jochkeils 28 eingreift, der mit diametral angeordneten Hakenschultern 29 auf der Stirnseite 30 des Nabenteils 25 aufliegt, justiert und abgestützt wird. Der Jochkeil 28 durchdringt gemäß Fig. 2 hierbei eine, in dem innenliegenden Wellenabschnitt 12 der Rotorwelle 4 gleichfalls diametral angeordnete, sich axial erstreckende Langlochbohrung 31, in welcher der Jochkeil 28 in Richtung der Rotorwelle 4 verschiebbar ist. In der Rotorwelle 4 befindet sich zwischen der Langlochbohrung 31 und der Stirnseite 32 des außenliegenden Wellenzapfens 33 der Rotorwelle 4 eine Stößelbohrung 34 zur Führung eines Druckstößels 35, der an seiner Vorderseite mit einem Arretierungszapfen 36 versehen in eine Arretierungsbohrung 37 im Schwerpunkt des Jochkeils 28 eingreift.

Mit dem Druckstößel 35, welcher in der Richtung der Rotorachse verschiebbar ist, werden die von der Druckfeder 17 ausgehenden Zustellkräfte von außen auf den innen im Motorgehäuse 1 angeordneten Jochkeil 28 übertragen und das maximal zulässige Drehmoment eingestellt, was im Detail in Fig. 3 erkennbar ist. Die Abmessungen des Druckstößels 35 können wegen der oben erwähnten geringeren Anpreßkräfte klein gehalten werden, so daß nachteilige Wirkungen der Stößelbohrung 34 auf den Querschnitt der Rotorwelle 4 nicht vorhanden sind. Außerdem liegt die Stößelbohrung 34 nicht im Bereich des Kraftflusses, der zum Getriebe führt. Aus diesem Grunde kann der Druckstößel 35 bei einem schweren Kettenzug durch einen Druckbolzen mit einer größeren Knickfestigkeit ersetzt werden, wenn es im Rahmen der Erfindung erforderlich ist.

Der Druckstößel 35 trägt rückseitig einen zylindrischen Führungsabschnitt 38 und zum Abstützen der Druckfeder 17 einen Bund 39, zwischen dem die Druckfeder 17 mit einer manuell drehbaren Schraubkappe 41 eingespannt ist. Die Schraubkappe 41 weist einen Gewindering 42 und ein hülsenförmiges Kappenteil 43 zum Umschließen der Druckfeder 17 auf. Das schraubkappenseitige Ende der Druckfeder 17 ist an einem tellerförmigen Boden 44 des Kappenteils 43 abgestützt. Mit dem Gewindering 42 ist die Schraubkappe 41 auf einem Außengewindeabschnitt 45 des Wellenzapfens 33 begrenzt verdrehbar und die Vorspannkraft der Druckfeder 17 einstellbar. Die Abmessungen der Druckfeder 17 sind unabhängig vom Durchmesser des Wellenzapfens 33 frei wählbar, so daß bei einem Hebezeug mit niedriger Zugkraft und schwacher Überlast eine kleinere Druckfeder 17 und bei einem schweren Elektrokettenzug eine Druckfeder 17 mit einem großen Spiraldurchmesser gewählt und der Innendurchmesser des hülsenförmigen Kappenteils 43 vergrößert werden kann. Auf diese Weise ist die Reibungsschlupfkupplung bei passender Auswahl der Druckfeder 17 stets feinfühlig einstellbar. Ein besonderer Vorteil der Zuspannvorrichtung besteht darin, daß infolge der Stößelbohrung 34 die Abmessungen der Rotorwelle 4 und die der äußeren Bauteile, wie das Motorgehäuse 1 mit den seitlich angeordneten Lagerdeckeln 2 zur Lagerung der Rotorwelle 4, in ihren Standardabmessungen nicht beeinflußt werden, was einer rationellen Fertigung sehr entgegenkommt. Vorteilhaft ist außerdem, daß auf dem freibleibenden Abschnitt des Wellenzapfens 33 ein Standard-Bremsmotor mit unverändert ausgeführter Bremse einsetzbar sind.

Zusätzlich kann gemäß Fig. 4, wenn der Wellenzapfen 33 stirnseitig mit einem Motorlüfter 46 belegt ist, auf der Außenseite eine zweite schlitzförmige Langlochbohrung 31' in der Rotorwelle 4 mit einem Druckkeil 47 als treibende Kraft für den Druckstößel 35 vorgesehen werden. Eine auf dem Außengewindeabschnitt 45 der aufgebohrten Rotorwelle 4 verdrehbare Stellmutter 48 übt über die Buchse 49 mit dem Motorlüfter 46 auf die auf der Rotorwelle 4 lagernde Druckfeder 17 eine Anpreßkraft aus, die auf den Druckkeil 47 und den Druckstößel 35 übertragen wird.

Die Wirkungsweise der Zuspannvorrichtung gemäß Fig. 1 und Fig. 4 ist derart, daß durch Drehbewegung des Gewinderinges 42 mit dem hülsenförmigen Kappenteil 43 oder der Stellmutter 48 der Druck auf die Druckfeder 17 erhöht, und auf den Druckstößel 35 übertragen wird. Der Druckstößel 35 drückt gegen den aus der Rotorwelle 4 herausragenden Jochkeil 28, der gegen die Stirnseite 30 des Nabenteils 25 der Kupplungsmuffe 14 gelagert ist. Die Kupplungsmuffe 14 überträgt die Reibkraft über den Reibbelag 16 auf die Reibscheibe 15, die formschlüssig mit dem Rotor 13 verbunden ist. Die auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete Kupplungsdruckscheibe 8 übernimmt die axial wirkende Druckkraft, die durch den Bund der Rotorwelle 4 abgefangen wird.

Beim Überschreiten des mit der Druckfeder 17 eingestellten Reibmoments kommt die belastete Rotorwelle 4 mit der Kupplungsdruckscheibe 8 und der Kupplungsmuffe 14 zum Stillstand, beispielsweise durch Überlast, wogegen der Rotor 13 angetrieben durch das elektromagnetische Magnetfeld weiterdreht. Durch die keilförmige Gestaltung des Reibbelages 16 in der Reibscheibe 15 ist die Haftreibung wesentlich größer als die auf der Seite der Kupplungsdruckscheibe 8 beziehungsweise der Kupplungsmuffe 14, so daß die durch starke Reibung erzeugte Wärme vermindert in Richtung des Rotors 13 abgeleitet wird.

Claims (10)

1. Reibungsschlupfkupplung für elektrische Antriebe von Hebezeugen, insbesondere schweren Kettenzügen, die zur Begrenzung des Hubes und des höchsten zulässigen Drehmoments bei Überlast, mit einer Feder vorgespannte und mit dem Antriebsmotor zusammenwirkende Reibglieder im Kraftfluß zwischen dem Motoranker und der Antriebswelle für eine Kettennuß aufweist, wobei in einem Motorgehäuse (1) mit seitlichen Lagerdeckeln (2) drehbar auf der Rotorwelle (4) ein Rotor (13) mit Reibscheiben (15) und mit Reibbelägen (16) angeordnet ist, der zwischen einer axial- und drehfest mit der Rotorwelle (4) montierten Kupplungsdruckscheibe (8) sowie einer auf der gegenüberliegenden Seite auf einem innenliegenden Wellenabschnitt (12) der Rotorwelle (4) zwischen dem rechten Lagerdeckel (2) und dem Rotor (13) axialverschieblichen Kupplungsmuffe (14) reibschlüssig fixiert und die Kupplungsmuffe (14) mittels Paßfeder (11) radial formschlüssig sowie drehfest ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmuffe (14) gegenüber dem Rotor (13) mit einer manuell betätigbaren, außerhalb des geschlossenen Motorgehäuses (1) auf einem Wellenzapfen (33) angeordneten Zustellvorrichtung zustellbar ist, welche die vorspannbare Druckfeder (17) aufweist, wobei die Vorspannkraft über einen Druckstößel (35) übertragbar ist, der in einer Stößelbohrung (34) zwischen der Stirnseite (32) des außenliegenden Wellenzapfen (33) und einer Langlochbohrung (31) in dem innenliegenden Wellenabschnitt (12) in der Rotorwelle (4) geführt und gegen einen die Rotorwelle (4) in der Langlochbohrung (31) durchgreifenden Jochkeil (28) abgestützt ist.

2. Reibungsschlupfkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstößel (35) zur Führung des Jochkeils (28) an seiner Vorderseite mit einem in eine Arretierungsbohrung (37) im Schwerpunkt des Jochkeils (28) eingreifenden Arretierungszapfen (36) versehen ist und die Kupplungsmuffe (14) an ihrem Nabenteil (25) einen zur Rotorwelle (4) koaxialen zylindrischen Kragen (26) aufweist, der in Führungsnasen (27) des Jochkeils (28) justiert und abgestützt ist.

3. Reibungsschlupfkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibscheiben (15) mit dem Rotor (13) formschlüssig mit Verbindungselementen, vorzugsweise mittels Stiften (18) fest verbunden sind.

4. Reibungsschlupfkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibscheiben (15) auf der Rotorwelle (4) mit integrierten Gleitlagern (19) drehbar gelagert sind.

5. Reibungsschlupfkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (13) mit integrierten Gleitlagern (19) auf der Rotorwelle (4) drehbar gelagert ist.

6. Reibungsschlupfkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (13) mit der Rotorwelle (4) sowie das Motorgehäuse (1) mit den seitlichen Lagerdeckeln (2) in den genormten Abmessungen eines Standard- Elektromotors ausgeführt ist.

7. Reibungsschlupfkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstößel (35) stirnseitig einen zylindrischen Führungsabschnitt (38) und zum Abstützen der Druckfeder (17) einen Bund (39) aufweist, zwischen dem die Druckfeder (17) mit einer manuell drehbaren Schraubkappe (41) eingespannt ist, wobei die Schraubkappe (41) einen Gewindering (42) und ein hülsenförmiges Kappenteil (43) zum Umschließen der Druckfeder (17) und am schraubkappenseitigen Ende der Druckfeder (17) einen tellerförmigen Boden (44) aufweist.

8. Reibungsschlupfkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubkappe (41) auf dem Außengewindeabschnitt (45) des Wellenzapfens (33) mit dem Gewindering (42) begrenzt verdrehbar und hierbei die Vorspannkraft der Druckfeder (17) einstellbar ist.

9. Reibungsschlupfkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem freibleibenden Abschnitt des Wellenzapfens (33) ein Standard- Bremsmotor mit unverändert ausgeführter Bremse angeordnet ist.

10. Reibungsschlupfkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wellenzapfen (33) der Rotorwelle (4) auf der Außenseite eine zweite schlitzförmige Langlochbohrung (31') mit einem von der Druckfeder (17) belasteten Druckkeil (47) als treibende Kraft für den Druckstößel (35) vorgesehen ist.