CN109153552A - 用于绳索绞车的绳索卷筒的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于绳索绞车的绳索卷筒(6)的驱动装置(1)。该驱动装置包括带有驱动轴(5)的驱动马达(2)、传动机构(3)和驱动绳索卷筒(6)的从动轴(4)。传动机构(3)具有在驱动马达(2)的驱动轴(5)与至绳索卷筒(6)的从动轴(4)之间的第一驱动连接结构(10)。第一驱动连接结构(10)在第一档位中在第一转速范围(DB1)上驱动从动轴(4)。根据本发明，第二驱动连接结构(30)设置在驱动马达(2)与从动轴(4)之间，其中，第二驱动连接结构(30)在第二档位中在第二转速范围(DB2)上驱动从动轴(4)。第二驱动连接结构(30)与第一驱动连接结构(10)分开地构造为平行的驱动路径并且与第一驱动连接结构(10)共同地由驱动马达(2)驱动。如果从动轴(4)由第二驱动连接结构(30)驱动，则第一驱动连接结构(10)的从驱动轴(5)到从动轴(4)的力流中断。

Description

用于绳索绞车的绳索卷筒的驱动装置

技术领域

本发明涉及一种用于绳索绞车(或称为卷扬机，即Seilwinde)的绳索卷筒(或称为盘绳滚筒，即Seiltrommel)的驱动装置。

背景技术

一般地已知一种用于绳索绞车的绳索卷筒的驱动装置。该驱动装置包括带有驱动轴的驱动马达、传动机构和驱动绳索卷筒的从动轴。传动机构具有在驱动马达的驱动轴与至绳索卷筒的从动轴之间的驱动连接结构。经由变速比使从动轴在预设的转速范围内受驱动。

为了牵拉一负载，合乎目的的是在高转矩情况下的低转速。因此，相应地设计有在驱动马达的驱动轴与传动机构的从动轴之间的驱动连接结构。

为了将被拉下的牵拉绳索缠上到绳索卷筒上，视牵拉条件或牵拉应力的情况期望缓慢的、受控制的牵拉。如果有较大的牵拉路程并且存在较小的牵拉负载，则大多数情况下期望快速的牵拉。因此，牵拉绞车的驱动装置通常配备有缓慢的和快速的档位。为了改变转速，例如使用切换马达(或称为换档马达，Schaltmotor)如带有能调节的斜盘的轴向活塞马达或还有并联布置的两个马达。绳索绞车的这种配备方案是昂贵的。虽然绳索卷筒的转速可以通过驱动马达的选择而根据使用者期望来改变，然而在缓慢档位与快速档位之间的切换比(或称为档位关系，即Schaltverhältnis)保持不变。因为液压马达仅仅可以在受限制的转速谱内以良好的效率来运行，所以在其它的切换比的情况下在绞车功率中产生损失。

发明内容

由此，本发明基于如下任务：说明一种用于绳索绞车的绳索卷筒的驱动装置，该驱动装置在带有仅仅一个驱动单元的驱动马达的相同的驱动转速的情况下实现绳索卷筒在缓慢的牵拉档位中或在快速档位中的运行，其中，应该在绳索卷筒与驱动马达之间的驱动连接结构不打开或牵拉运动不中断或停止的情况下实现转换。

根据本发明，该任务根据权利要求1的特征来解决。

传动机构构造有在驱动马达与从动轴之间的第二驱动连接结构，其中，第二驱动连接结构如此设计，使得绳索卷筒可以在第二转速范围内驱动。第二驱动连接结构与第一驱动连接结构分开地构造并且形成平行的驱动路径，该平行的驱动路径可以在第一驱动路径不中断的情况下接通和切断。两个驱动连接结构共同地由驱动马达的驱动轴驱动。如果第二驱动连接结构起作用并且从动轴经由第二驱动连接结构在第二档位中受驱动，那么第一驱动连接结构的从驱动轴到从动轴的力流中断。尽管如此，第一驱动连接结构仍保持接通，从而使得在第二驱动连接结构打开时，经由第一驱动连接结构到从动轴上的力流又闭合。

当第二驱动连接结构被有效地切换并且绳索卷筒在快速档位中受驱动时，便通常仅仅第一驱动连接结构的力流中断，在驱动轴与从动轴之间的机械连接保持维持。由此尽管有唯一的驱动马达和继续闭合的第一驱动连接结构的共同的驱动轴的驱动，仍可以在快速档位中经由第二驱动连接结构确保绳索卷筒的运行。放弃将多个单个马达或切换马达用于在不同的转速下驱动绳索卷筒节省了技术和经济的耗费。

通过驱动装置的根据本发明的构造确保，在第二驱动连接结构有缺陷的情况下，例如在第二驱动连接结构断裂的情况下，负载可以不滑脱，因为在变得缓慢的绳索卷筒的情况下继续存在的第一驱动连接结构起作用并且将负载保持。如果由此从动轴的转速回落到第一转速范围内，则第一驱动连接结构(在使用者不必介入的情况下)起作用。

根据本发明的驱动装置的设计方案实现：对于驱动马达的每个当前的(或片刻的，即momentanen)驱动转速，绳索卷筒在缓慢的牵拉档位中或在快速档位中运行。档位变换、也就是说第二驱动连接结构的接通在不打开在绳索卷筒与驱动马达之间的第一驱动连接结构的情况下实现，从而不出现牵拉运动的中断或停止。

合乎目的地，第一驱动连接结构或第二驱动连接结构与驱动装置的从动轴处于传递转矩的连接中。

通过驱动装置带有两个平行的具有不同的变速比的驱动连接结构的特别的构造，在第一驱动连接结构与第二驱动连接结构之间实现如下切换比，该切换比在第一转换点中在第二驱动连接结构接通的情况下具有第一值，并且在另一个第二转换点中具有第二值。在第一驱动连接结构与第二驱动连接结构之间的切换比有利地仅仅通过例如皮带盘直径的选择和/或例如通过相互啮合的齿轮的选择而可以在宽的范围内调整。因为切换比可以以简单的方式通过例如相应的皮带盘直径或所使用的齿轮的选择来配置，所以其余的传动机构结构设计可以保持不变。传动机构的主构造和空间尺寸在切换比改变的情况下保持不变。

根据本发明，第一驱动连接结构合乎目的地具有自由轮，在从动轴由第二驱动连接结构以较高的转速来驱动时，该自由轮此时起作用。在第一驱动连接结构在机械上没被打开的情况下，自由轮通过第二驱动连接结构实现从动轴的较快的转速。仅仅力流中断。如果第二驱动连接结构中断，则从动轴的转速下降，直到第一驱动连接结构的力流又作用到从动轴上并且从动轴又经由第一驱动连接结构来驱动；自由轮沿第一驱动连接结构朝从动轴的驱动方向闭合。

合乎目的地，驱动连接结构由第一驱动轮、中间轮和与从动轴共同作用的第一从动轮形成。在此，第一驱动连接结构和/或第二驱动连接结构可以构造为齿轮传动机构。驱动轮、中间轮和从动轮由此设计为齿轮。

如果第二驱动连接结构构造为齿轮传动机构，则齿轮传动机构的中间轮合乎目的地支承在中间轴上。在第一驱动连接结构的构造方案中，第一中间轮与中间轴抗扭地连接，并且第二中间轮经由自由轮保持在中间轴上。第一驱动连接结构的从动轮抗扭地固定在从动轴上。

在本发明的特别的设计方案中，第二驱动连接结构是至少一级的皮带传动机构。皮带传动机构的皮带将能在驱动轴上接入的驱动盘和与从动轴抗扭地连接的从动盘包容(或称为缠绕，即umschlingt)。

有利地，该皮带传动机构构造为能调节的皮带传动机构。在简单的实施方式中，至少驱动盘和/或从动盘可以构造为在直径方面能调节的皮带盘。

附图说明

本发明的另外的特征由另外的权利要求、说明书和附图得出，下面在所述说明书和附图中详细地示出本发明的所描述的实施例。其中：

图1以示意性的图示示出在第一实施方式中的用于绳索卷筒的驱动装置，

图2以示意性的图示示出在第二实施方式中的用于绳索卷筒的驱动装置，

图3示出针对根据本发明的驱动装置的工作方式的示意性的图表。

具体实施方式

示意性地示出的用于绳索绞车的驱动装置1包括驱动马达2，该驱动马达可以构造为电动马达、液压马达或同类的驱动马达。

驱动马达2的驱动轴5形成传动机构3的输入轴，其以输入转速E(图3)来驱动。传动机构3的输出轴由从动轴4形成，该从动轴以输出转速A(图3)来转动。从动轴4以未更详细示出的方式驱动绳索绞车的绳索卷筒6(图1和2)。

传动机构3具有在驱动马达2的驱动轴5与至绳索卷筒6的从动轴4之间的带有第一变速比F₁的第一驱动连接结构10作为第一档位(图3)。

在根据图1的实施例中，第一驱动连接结构由第一驱动轮11、第一从动轮14以及至少一个在驱动轮11与从动轮14之间布置的第一中间轮12或第二中间轮13构成。在所示出的实施例中，第一中间轮12抗扭地保持在中间轴15上；中间轴15沿与驱动轴5和从动轴4的转动方向7和9相反的转动方向8转动。

第二中间轮13经由自由轮16保持在中间轴15上。如果中间轴15沿转动方向8转动，则自由轮16闭合并且建立至第一从动轮14的传递转矩的连接。如果抗扭地保持在从动轴4上的从动轮14沿转动方向9比中间轴15更快地驱动中间轮13，则自由轮16起作用并且使从驱动轴5到从动轴4的力流中断。

在根据图1的实施例中，第一驱动连接结构10构造为齿轮传动机构。第一驱动轮11、第一中间轮和第二中间轮12和13以及第一从动轮14构造为齿轮。

第一驱动轮11抗扭地固定在驱动轴5上，并且与第一中间轮12啮合。第一中间轮12抗扭地固定在中间轴15上。经由中间轴15和自由轮16驱动第二中间轮13，该第二中间轮与第一从动轮14啮合。第一从动轮14抗扭地固定在从动轴4上。

如图1中虚线地示出的，第一从动轮11、第一中间轮和第二中间轮12和13与自由轮16和第一从动轮14一起形成带有变速比F₁的第一驱动连接结构10。

第一驱动连接结构10持续地由驱动马达2的转动的驱动轴5驱动。当从动轴4的从动轮14使中间轮13沿转动方向8转动得比中间轴15周转更快时，此时沿从驱动轴5到从动轴4的虚线方向的力流被消除。如果从动轴4的从动轮14沿转动方向8比中间轴15更快地驱动中间轮13，则自由轮16起作用；第二中间轮13沿转动方向8比中间轴15更快地转动。

除了在驱动轴5与从动轴4之间的带有变速比F₁的第一驱动连接结构10，设置有带有变速比F₂的第二驱动连接结构30作为第二档位。如图3示出的，变速比F₂比第一驱动连接结构10的变速比F₁更陡或更大。

在所示出的根据图1的实施例中，带有变速比F₂的第二驱动连接结构30构造为皮带传动机构31。在本实施例中设置有一级的皮带传动机构；合乎目的地，也可以是多级的皮带传动机构。

在本发明的设计方案中，皮带传动机构31可以设计为能调节的皮带传动机构。在简单的实施方式中，驱动盘32和/或从动盘34构造为在直径方面能调节的皮带盘38。如双箭头26和36所示出的，能调节的皮带盘38由两个能彼此轴向地调节的半盘组合而成。如果半盘在其间距增大的情况下受调节，则皮带盘38的有效直径变小。相应地，当半盘朝彼此运动时，皮带盘38的有效直径变大。以这种方式可以实现皮带传动机构31的可变的变速。

皮带传动机构31由驱动盘32构成，该驱动盘经由联结部(或称为耦联器、离合器，即Kupplung)33与驱动轴5耦联。驱动的皮带盘、即驱动盘32配属有从动盘34，该从动盘在所示出的实施例中抗扭地保持在从动轴4上。从动的皮带盘、即从动盘34与驱动盘32经由皮带35连接，其中，皮带35将驱动盘32和从动盘34包容。尤其当能调节的皮带传动机构得到使用时，皮带张紧装置的布置可以是合乎目的的。

如果联结部33耦入，则驱动盘32由驱动轴5转动地带动并且驱动皮带传动机构31。皮带35直接地作用到从动盘34上，该从动盘抗与从动轴4连接。驱动轴5的转速由此(经由皮带传动机构31)以变速比F₂(图3)传递到从动轴4上。

不仅传动机构3的第一驱动连接结构10而且传动机构3的第二驱动连接结构30布置在共同的壳体20中，其中，驱动轴5藉由驱动支承件21支承在壳体20中。

相应地，中间轴15在其端部处藉由第一中间支承件22和第二中间支承件23支承在传动机构3的壳体20中。从动轴4在其第一端部处藉由从动支承件24以及在其另一端部区段中藉由从动支承件25支承在传动机构3的壳体20中。

在驱动装置1的运行中，(如图3中所示出的)在从动轴4的第一转速范围DB1(图3)中可以仅仅经由带有变速比F₁的第一驱动连接结构10实现从零直到最大转速D₁的驱动。沿转动方向7转动的驱动轴5驱动驱动轮11，该驱动轮与中间轮12啮合并且使中间轴15沿转动方向8转动。自由轮16闭合并且将中间轴15的转动运动传递到中间轮13上，该中间轮驱动从动轮14并且使从动轴4转动。如果驱动马达2停止，那么附带的负载试图使支撑轴4逆着转动方向9转动。自由轮16沿所述相反转动方向闭合，从而得到负载直到驱动轴5上的无中断的支撑。合乎目的地，设置有作用于驱动轴5的制动器28，即使在驱动马达2失灵的情况下，经由该制动器也可以使负载保持安全。

如果驱动马达2加速，那么从动轴4的转速根据图3中的变速比F1而提升。绳索卷筒6为了缓慢的、受控制的牵拉而以低的转速转动。如果期望快速的牵拉，那么在每个时间点可以使从动轴4的及由此绳索卷筒6的转速升高，其方式为，将带有变速比F₂的第二驱动连接结构30、也就是说皮带传动机构31接通。在图3中描绘任意的转换点U₁,U₂和U₃，在所述转换点，使用者可以可选地使从动轴4经由第一驱动连接结构10以缓慢的牵拉来驱动或经由第二驱动连接结构30以快速的牵拉来驱动。

带有变速比F₁的第一驱动连接结构10形成用于绳索卷筒6的驱动装置1的第一档位；带有变速比F₂的第二驱动连接结构30形成带有提高的转速和快速的牵拉的第二档位。

如果驱动盘32在任意的转换点U₁,U₂和U₃中通过联结部33的闭合而与驱动轴5抗扭地连接，那么皮带35以比第一驱动连接结构10更高的转速驱动从动轴4。带有变速比F₂的第二驱动连接结构30在第二转速范围DB2中驱动从动轴4；第一驱动连接结构10的第一转速范围DB1形成第二转动范围DB2的下方的范围。如图3中所描绘的那样，两个驱动连接结构10,30共同地覆盖第一转速范围DB1直到第一最大转速D₁。仅仅第二驱动连接结构30覆盖整个第二转速范围DB2直到最大转速D₂。

在转换过程期间，经由联结部33的滑动可以达到比第二档位的最终速度更小的速度。这仅仅在第二档位的转矩的情况下才可行。因为没有被传递的功率在联结部33中作为热而失去，所以联结部33的滑动仅仅短时间地有意义、即尽可能仅仅在转换阶段中。合乎目的地，滑动的联结部33不应该设置为持久状态。

无关于输入转速E，在第二驱动连接结构30于任意的转换点U_1,U₂和U₃中接通的情况下、即在驱动盘32耦入的情况下，从动轴4比通过驱动连接结构10所驱动的转动得更快。第二驱动连接结构30的、与从动轴4抗扭地耦联的从动轮14因此比第一驱动连接结构10驱动中间轴15更快地驱动中间轮13；因此，第二中间轮13沿转动方向8“超过”中间轴15。自由轮16起作用；第二驱动连接结构30不由于继续联接的第一驱动连接结构10而受阻碍。仅仅第一驱动连接结构10的驱动的转矩不再被传递到从动轴4上；驱动连接结构10自主地保持继续联接。

在转换点U₁中，在输入转速E₁的情况下，带有变速比B₁的驱动连接结构10以缓慢的转速驱动从动轴4以用于缓慢的、受控制的牵拉。如果通过闭合联结部33而转换到第二驱动连接结构30，则在输入转速E₁的情况下从动轴4以转速A₁被带有变速比F₁的驱动连接结构30驱动以用于快速的牵拉。在此，通过自由轮16确保，在没有由于继续闭合的第一驱动连接结构10而受阻碍的情况下，从动轴4可以以比经由驱动的驱动连接结构10所实现的可能的转速更高的转速来周转。

在转换点U中的切换比由商C/B得出。在转换点U1,U2和U3情况下的切换比C1/B1,C2/B2,C3/B3可以通过切换联结部在所有输入转速的情况下切换。结构上，切换联结部33也可以布置在从动轴9处，这在结构上实现带有较小的传动机构深度的传动机构壳体的紧凑的构造。

如果在故障情况下例如第二驱动连接结构30的皮带35断裂并且驱动连接结构30中断，那么附带的负载试图使从动轴4逆着转动方向9转动。自由轮16在沿转动方向9高转速的情况下起作用，而该自由轮逆着转动方向9闭合并且在从动轮14、第二中间轮13、自由轮16与中间轴15之间建立抗扭的连接，从而附带的负载试图使中间轴15逆着转动方向8转动。因为中间轴15经由第一中间轮12与驱动轮11和驱动轴5抗扭地耦联，所以可以例如经由在驱动轴5处的制动器28保持所述负载。由此，即使在故障情况下也实现可靠的运行。

根据图2的实施例在基本构造方面相应于根据图1的实施例，因此对于相同的部件使用相同的附图标记。

在根据图1的实施例中，第二驱动连接结构30通过皮带传动机构31来形成，而在根据图2的实施例中快速档位的第二驱动连接结构30通过齿轮传动机构40来形成。第二驱动连接结构30的构造为齿轮的第二驱动轮41藉由支承件42保持在驱动轴5上。经由联结部33，第二驱动连接结构30的第二驱动轮41可以与驱动轴5抗扭地耦联。

第二驱动连接结构30的第二驱动轮41与第二驱动连接结构30的构造为齿轮的中间轮45啮合，该中间轮经由支承件43能自由转动地保持在中间轴15上。第二驱动连接结构30的第三中间轮45与第二驱动连接结构30的构造为齿轮的第二从动轮44啮合，该第二从动轮与从动轴4抗扭地耦联。

第一驱动连接结构10和在根据图1的实施例中所描述的一样地构建。

在根据图2的实施例中，第一驱动连接结构10也构造成用于从动轴4的直到最大转速D₁的转速范围DB1。如果第二驱动连接结构30的第一驱动轮41借助于联结部33与驱动轴5抗扭地耦联，则经由驱动轮副41/44/45使从动轴4以相应于第二驱动连接结构30的变速比F₂的提高的转速受驱动。第二驱动连接结构30构造成用于直到最大转速D₂的转速范围DB2。

从驱动轴5开始经过第一驱动轮11、第一中间轮和第二中间轮13和14(12和13)以及第一驱动轮(第一从动轮)14的第一驱动连接结构10继续闭合，其中，沿转动方向9的提高的转速使第二中间轮13比通过中间轴15所驱动的更快地转动。第二中间轮13“超过”中间轴15；自由轮16打开。第一驱动连接结构10到从动轴4上的力流中断。

结合第一实施例所描述的特征和优点也可以有利地在第二实施例中使用。相同的适用于针对第二实施例所描述的特征和优点，所述特征和优点也可以在第一实施例中使用。

Claims (15)

1.用于绳索绞车的绳索卷筒(6)的驱动装置，包括带有驱动轴(5)的驱动马达(2)、传动机构(3)和驱动所述绳索卷筒(6)的从动轴(4)，其中，所述传动机构(3)具有在所述驱动马达(2)的驱动轴(5)与至所述绳索卷筒(6)的从动轴(4)之间的第一驱动连接结构(10)，并且所述第一驱动连接结构(10)在第一档位中在第一转速范围(DB1)上驱动所述从动轴(4)，

其特征在于，所述传动机构(3)具有在所述驱动马达(2)与所述从动轴(4)之间的第二驱动连接结构(30)，其中，所述第二驱动连接结构(30)在第二档位中在第二转速范围(DB2)上驱动所述从动轴(4)，所述第二驱动连接结构(30)与所述第一驱动连接结构(10)分开地构造为平行的驱动路径，并且两个驱动连接结构(10,30)共同地由所述驱动马达(2)的驱动轴(5)驱动，并且在所述从动轴(4)经由所述第二驱动连接结构(30)驱动时，所述第一驱动连接结构(10)继续接通，然而所述第一驱动连接结构(10)的从所述驱动轴(5)到所述从动轴(4)上的力流中断。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，

其特征在于，可选地，所述第一驱动连接结构(10)或所述第二驱动连接结构(30)与所述从动轴(4)处于传递转矩的连接中。

3.根据权利要求1或2所述的驱动装置，

其特征在于，在所述第一驱动连接结构(10)与所述第二驱动连接结构(30)之间的切换比(C/B)是能调整的。

4.根据权利要求3所述的驱动装置，

其特征在于，所述切换比(C/B)在不改变传动机构结构设计的情况下自身能改变。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的驱动装置，

其特征在于，所述第一驱动连接结构(10)具有自由轮(16)，所述自由轮在第二驱动连接结构(30)接通的情况下打开。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，

其特征在于，所述驱动连接结构(10)具有第一驱动轮(11)，所述第一驱动轮经由至少一个中间轮(12,13)作用到与所述从动轴(4)共同作用的第一从动轮(14)上。

7.根据权利要求6所述的驱动装置，

其特征在于，所述第一驱动连接结构(10)和/或所述第二驱动连接结构(30)是齿轮传动机构。

8.根据权利要求6或7所述的驱动装置，

其特征在于，所述第一驱动轮(11)、所述中间轮(12,13)和所述第一从动轮(14)构造为齿轮。

9.根据权利要求6所述的驱动装置，

其特征在于，所述中间轮(12,13,42)支承在中间轴(15)上。

10.根据权利要求9所述的驱动装置，

其特征在于，第一中间轮(12)与所述中间轴(15)抗扭以及第二中间轮(13)经由自由轮(16)保持在所述中间轴(15)上。

11.根据权利要求6所述的驱动装置，

其特征在于，所述第一从动轮(14)抗扭地保持在所述从动轴(4)上。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的驱动装置，

其特征在于，所述第二驱动连接结构(10)是至少一级的皮带传动机构(31)。

13.根据权利要求12所述的驱动装置，

其特征在于，所述皮带传动机构(31)的皮带(35)将能在所述驱动轴(5)上接入的驱动盘(32)以及与所述从动轴(4)抗扭地连接的从动盘(34)包容。

14.根据权利要求12或13所述的驱动装置，

其特征在于，所述皮带传动机构(31)是能调节的皮带传动机构。

15.根据权利要求14所述的驱动装置，

其特征在于，至少所述驱动盘(32)和/或所述从动盘(34)是在直径方面能调节的皮带盘(38)。