Antriebssystem

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem, insbesondere für die Verwendung in Aufzugsanlagen, aufweisend mindestens eine in eine erste Richtung und in eine zweite Richtung drehbar gelagerte Rolle und mindestens ein die Rolle auf einem Umfang teilweise umschlingendes bandförmiges Tragmittel, wobei eine Kraftübertragung zwischen Rolle und bandförmigem Tragmittel zumindest im Wesentlichen kraftschlüssig erfolgt.

Stand der Technik

In der Aufzugstechnik werden als Antriebssysteme überwiegend Traktionsantriebe eingesetzt. Hierbei können als Tragmittel Seile, Verbundseile aber auch Riemen verwendet werden, wobei als Riemen sowohl Flachriemen als auch Keil- oder Keilrippenriemen oder auch Zahnriemen Verwendung finden können. Die DE 10 2019 203 727 A1 offenbart beispielsweise ein übliches Aufzugssystem mit einem profiliertem Tragriemen.

Aus dem Stand der Technik sind Aufzugsanlagen bekannt, die eine Aufzugskabine und ein Gegengewicht umfassen, die in einem Aufzugsschacht einander entgegengesetzt bewegbar sind. Dabei ist das Gegengewicht deutlich schwerer als die leere Kabine, aber entsprechend leichter als die volle Kabine.

Die Aufzugsanlage weist mindestens einen Antrieb mit mindestens je einer Antriebsrolle bzw. Antriebswelle auf, die über einen oder mehrere Riemen die Aufzugskabine und das Gegengewicht tragen und bzw. oder die erforderlichen Antriebskräfte auf diese übertragen können. Die erforderliche Antriebsleistung über Reibung von der Antriebsrolle auf das Tragmittel übertragen werden. Die Aufzugkabine und das Gegengewicht können über separate Riemen mit dem Antrieb derart gekoppelt sein, so dass sich das Gegengewicht hebt, wenn die Aufzugkabine abgesenkt wird, und umgekehrt. Nachteiliger Weise ist aus dem bekannten Stand der Technik die Kraftübertragung zwischen Rolle und Tragmittel in Längsrichtung des Tragmittels bzw. in Umfangsrichtung der Rolle unabhängig von der Bewegungsrichtung konstant gleich. Die leere Kabine kann so bei einer zu geringen Kraftübertragung oder einem zu geringen Reibbeiwert zwischen Rolle und Tragmittel durch das Gegengewicht bei stillstehendem Antrieb in den Endanschlag gezogen werden kann. Dies kann zu einer Störung der Aufzugsanlage oder schlimmstenfalls zum Personenschaden im Zuge einer Wartungsfahrt einer Person auf dem Kabinendach führen. Bei einem zu hohen Reibwert zwischen Rolle und Tragmittel besteht wiederum die Gefahr, dass bei der Abwärtsfahrt im Falle eines Notstopps zu hohe Bremskräfte auftreten können. Ein abrupter Stopp der Kabine kann zu einer erhöhten Verletzungsgefahr der Passagiere führen. Ferner steigt bei einem zu hohen Reibbeiwert das Risiko von Geräuschentwicklungen.

Aufgabe

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem, insbesondere für Anwendungen in der Aufzugstechnik, bereitzustellen, um die zuvor beschriebenen nachteiligen Wirkungen des Reibbeiwertes zwischen Rolle und Tragmittel zu reduzieren.

Lösung der Aufgabe

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch ein Antriebssystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.

Anspruch 10 offenbart eine Aufzugsanlage mit einem erfindungsgemäßen Antriebssystem.

Anspruch 11 offenbart ein Tragmittel zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Antriebssystem.

Anspruch 12 offenbart eine Rolle zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Antriebssystem.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. Vorteile der Erfindung

Das in dem Anspruch 1 offenbarte erfindungsgemäße Antriebssystem ist insbesondere für die Verwendung in Aufzugsanlagen geeignet und weist mindestens eine in eine erste Richtung und in eine zweite Richtung drehbar gelagerte Rolle und mindestens ein die Rolle auf einem Umfang teilweise umschlingendes bandförmiges Tragmittel auf. Eine Kraftübertragung zwischen Rolle und bandförmigem Tragmittel erfolgt hierbei zumindest im Wesentlichen kraftschlüssig.

Erfindungsgemäß weisen die Rolle und bzw. oder das bandförmige Tragmittel eine strukturierte Oberfläche auf, sodass die Kraftübertragung zwischen Tragmittel und Rolle in der ersten Richtung größer ist als die Kraftübertragung zwischen Tragmittel und Rolle in der zweiten Richtung, oder umgekehrt. Mit anderen Worten gesagt erfolgt in einem Kontaktbereich zwischen dem Tragmittel und der Rolle eine im Wesentlichen kraftschlüssige Kraftübertragung. Die erste Richtung oder die zweite Richtung kann dabei jeweils einer Aufwärts- oder Abwärtsbewegung einer Aufzugskabine entsprechen.

Hierzu kann die Rolle zur kraftschlüssigen Übertragung ein Profil aufweisen, das mit dem Profil der wenigstens einen Oberfläche des Riemens im Wesentlichen korrespondiert. Im Fall eines Keilrippenriemens weist die Rolle also ein Rillenprofil auf, welches im Wesentlichen der negativen Profilierung des Keilrippenriemens entspricht, in welchem der Keilrippenriemen seitlich geführt wird. Sogenannte Rückenrollen, welche auf der mit einer Profilierung versehenen Oberfläche des Tragmittels gegenüberliegenden und nicht profilierten Oberfläche des Tragmittels in Kontakt stehen und dazu ausgebildet sind, dieses umzulenken und zu führen, können ebenfalls unprofiliert ausgebildet sein. Die Größe der kraftschlüssig übertragbaren Kräfte ist hierbei abhängig von dem Reibbeiwert zwischen Tragmittel und Rolle, welcher im Wesentlichen abhängig von den gewählten Materialien des Tragmittels und der Rolle ist sowie der zur Kraftübertragung miteinander in Kontakt stehenden Oberfläche. Die Rolle kann einen metallischen Werkstoff aufweisen, während das bandförmige Tragmittel aus einem Polyurethan mit darin eingebetteten Festigkeitsträgem ausgebildet sein kann. Durch alleinige Strukturierung der Oberfläche des Tragmittels kann durch eine Vergrößerung der kraftübertragenden Oberfläche die Kraftübertragungsfähigkeit zwischen Rolle und Tragmittel vergrößert werden.

Neben der kraftschlüssigen Kraftübertragung kann durch Strukturierung der Oberfläche der Rolle oder der Rolle und des bandförmigen Tragmittels eine zusätzliche Kraft durch Formschluss übertragen werden, indem eine formschlüssige Verzahnung zwischen dem bandförmigen Tragmittel und der Rolle erfolgt. Die Ausprägung der Oberflächenstruktur ist hierbei vorzugsweise so gewählt, dass die Kraftübertragung jedoch im Wesentlichen kraftschlüssig erfolgt.

Als bandförmiges Tragmittel können verschiedene Antriebsriemen verstanden werden, die zur kraftschlüssigen Kraftübertragung ausgebildet sind. Beispielsweise seien Flach-, Keil- oder Keilrippenriemen genannt. Diese können einen elastischen Werkstoff, beispielsweise ein Elastomer oder ein Polyurethan, mit darin eingebetteten Festigkeitsträgern aufweisen.

Insbesondere bei der Verwendung von Tragmitteln in Aufzugsanlagen kann der Antrieb reversierend erfolgen, das heißt, dass die Antriebsrichtung regelmäßig zwischen Hub- und Senkbewegungen wechselt. Durch eine richtungsabhängige, auch anisotrop genannte Oberflächenstrukturierung kann die Kraftübertragung zwischen Tragmittel und Rolle in der ersten Richtung größer sein als die Kraftübertragung zwischen Tragmittel und Rolle in der zweiten Richtung. Als erste Richtung kann bei der Verwendung in einer Aufzugsanlage bei still stehendem Antrieb die Aufwärtsbewegung der Kabine, gemeint sein. Die zweite Richtung kann bei still stehendem Antrieb die Senkbewegung der Kabine repräsentieren. Durch die erfindungsgemäße Lösung können bei still stehendem Antrieb in der Aufwärtsrichtung mindestes 10 %, vorzugsweise sogar mehr als 20% höhere Kräfte zwischen bandförmigem Tragmittel und der Rolle übertragen werden als in der Abwärtsrichtung. So kann auf besonders vorteilhafte Weise vermieden werden, dass eine leere Kabine durch das Gegengewicht nach oben in den Endanschlag gezogen werden kann oder die Kabine bei einer Notbremsung zu abrupt zum Stillstand kommt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Oberfläche eine im Wesentlichen quer zu einer Umfangsrichtung ausgerichtete Lamellenstruktur auf. Es kann so auf vorteilhafte Weise eine zusätzliche Kraft übertragen werden, ohne dass eine laterale Kraftkomponente ein seitliches Ablaufen des Tragmittels von der Rolle bewirken kann. Durch die Richtung der Steigung bzw. die Richtung der Neigung der Lamellen kann eine richtungsabhängige Kraftübertragung erfolgen, sodass die Kraftübertragung zwischen Tragmittel und Rolle in der ersten Richtung größer ist als die Kraftübertragung zwischen Tragmittel und Rolle in der zweiten Richtung. Mit anderen Worten gesagt können bei der beispielhaften Betrachtung einer Lamellenstruktur auf der Oberfläche des Tragmittels die flexiblen Lamellen in einer Laufrichtung flachgedrückt und in einer anderen Laufrichtung aufgerichtet werden. Ein Aufrichten der Lamellen des Tragmittels kann, insbesondere bei einer gleichzeitig strukturierten Oberfläche der Rolle eine mechanische Verkrallung zwischen Tragmittel und Rolle und somit eine höhere Kraftübertragung bewirken. Das selbe Wirkprinzip einer mechanischen Verkrallung der Lamellenstruktur in einer Laufrichtung kann bei einer profilierten Oberfläche der Rolle erfolgen, indem sich die aus einem härteren Werkstoff ausgebildeten Lamellen der Rolle in das Material des Tragmittels mit geringerer Härte eindrücken können.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Lamellenstruktur in einem Winkel zwischen 45° bis 90° quer zur Umfangsrichtung angeordnet. Mit kleiner werdendem Winkel steigen hierbei die auf das bandförmige Tragmittel wirkenden Querkräfte, während die akustischen Eigenschaften verbessert werden können. Es kann so abhängig von der Größe der zu übertragenen Kräfte ein Schrägungswinkel gewählt werden, der den besten Kompromiss zwischen einer tolerierbaren Querkraft und einer Optimierung der akustischen Eigenschaften bietet. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung verläuft die Lamellenstruktur bogenförmig. Die bogenförmige Struktur kann sich über die gesamte Breite der Oberfläche der Rolle und bzw. oder des bandförmigen Tragmittels erstrecken. Die Oberflächenstruktur kann auch als schuppenförmige Struktur mehrfach über der Breite angeordnet sein. Die Schuppen können rund, halbrund oder eckig ausgebildet sein. Hierdurch kann eine seitliche Führung des bandförmigen Tragmittels auf der Rolle gewährleistet werden, da Querkräfte kompensiert werden können.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist wenigstens 20% einer Breite der Rolle und des bandförmigen Tragmittels oder der Rolle oder des bandförmigen Tragmittels die Struktur auf. Vorzugsweise können wenigstens 20 % der Kontaktfläche zwischen Rolle und dem diese umschlingenden Tragmittel strukturiert sein. Durch Variation der Erstreckung der Struktur über die Breite der Rolle und bzw. oder des bandförmigen Tragmittels kann auf vorteilhafte Weise der Anteil der formschlüssigen Kraftübertragung an der gesamten Kraftübertragung anwendungsspezifisch eingestellt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wiederholt sich die Struktur auf der Oberfläche in dem Kontaktbereich zwischen der Rolle und dem Tragmittel auf einem Umschlingungsbogen von 180° um die Rolle mehrfach, vorzugsweise wenigstens Zehn mal. Durch Variation der Erstreckung der Struktur über die Längsrichtung der Rolle und bzw. oder des bandförmigen Tragmittels kann auf vorteilhafte Weise der Anteil der formschlüssigen Kraftübertragung an der gesamten Kraftübertragung anwendungsspezifisch eingestellt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das bandförmige Tragmittel als ein Traktionsriemen aus polymerem Material ausgebildet. Hierbei können alle im Wesentlichen kraftschlüssig arbeitende Traktionsriemen, wie beispielsweise Flachriemen, Keilriemen oder Keilrippenriemen zum Einsatz kommen. Hierbei kann anforderungsspezifisch aus einer Vielzahl von verschiedenen Traktionsriemen eine vorteilhafte Auswahl getroffen werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Tragmittel als ein Verbundseil ausgebildet, bei dem parallel liegende Einzelseile mit einem ersten Durchmesser mit je einer Schicht aus polymerem Material einer vorbestimmten Dicke zu Zugträgern mit je einem Gesamtdurchmesser ummantelt sind und die Zugträger durch eine einseitige polymere Verbinderschicht im Wesentlichen über ihre gesamte Länge miteinander verbunden sind und die Zugträger in korrespondierende Rillen der Oberfläche der Rolle eingreifen, wobei die polymere Verbinderschicht auf der Seite der Zugträger angeordnet ist, die der in die Rillen der Rolle eingreifenden Seite abgewandt ist. Die Zugträger sind dazu ausgebildet, mindestens um 25 % ihres Gesamtdurchmessers in die Rillen der Traktionsscheibe einzugreifen. Diese Ausbildung zeigt sich für Anwendungen in der Aufzugstechnik als besonders vorteilhaft, da hohe Kräfte bei einem gleichzeitig geringen Bauraumbedarf übertragen werden können.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der vorliegenden Erfindung besteht in einer Aufzugsanlage mit einem erfindungsgemäßen Antriebssystem. So können die zuvor erläuterten Vorteile des Antriebssystems auf eine Aufzugsanalage übertragen werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der vorliegenden Erfindung besteht in einem Tragmittel zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Antriebssystem. So können die zuvor erläuterten Vorteile des Tragmittels in einem Antriebssystem angewendet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der vorliegenden Erfindung besteht in einer Rolle zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Antriebssystem. So können die zuvor erläuterten Vorteile der Rolle in einem Antriebssystem angewendet werden.

Erläuterung Figuren

Anhand der Figuren werden im Folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Aufzugsanlage mit einer 2:1 Aufhängung als Prinzipskizze Fig. 2 zeigt einen Flachriemen mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur. Fig. 3 zeigt einen Flachriemen mit einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur.

Fig. 4a zeigt den Querschnitt eines Keilrippenriemens.

Fig. 4b zeigt einen Keilrippenriemen mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur in der Seitenansicht.

Fig. 4c zeigt einen Keilrippenriemen mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur in der Draufsicht.

Fig. 5a zeigt den Querschnitt eines Verbundseils.

Fig. 5b zeigt ein Verbundseil mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur in der Seitenansicht.

Fig. 5c zeigt ein Verbundseil mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur in der Draufsicht.

Die Fig. 1 zeigt als Prinzipskizze eine Aufzugsanlage 1 in einer 2:1 Aufhängungsart, bei der die Seilenden an der Decke eines Aufzugsschachts befestigt sind. Kabine 3 und Gegengewicht 5 hängen jeweils mittels Umlenkrollen 7a, 7b an Tragmitteln 2. Das bzw. die Tragmittel 2 um laufen eine von einem hier nicht näher dargestellten Motor angetriebene Traktions- oder Antriebsscheibe 9, welche zwischen Kabine 3 und Gegengewicht 5 im oberen Bereich des Aufzugschachtes angeordnet ist. So entsteht ein einfacher Flaschenzug. Die Laufgeschwindigkeit des Tragmittels 2 ist dann doppelt so hoch wie die Fahrgeschwindigkeit der Kabine 3. Die Zugkraft wird auf der Antriebsscheibe 9 durch Seilreibung übertragen. Die Kabine 3 kann in dem Aufzugschacht auf und ab fahren, wobei die Bewegungsrichtung bzw. die Drehrichtung von einer ersten Richtung 4 bei der Hubbewegung in eine zweite Richtung 6 bei der Senkbewegung wechselt. Erfindungsgemäß ist die Kraftübertragung zwischen Tragmittel 2, der Antriebsscheibe 9 und bzw. oder den Umlenkrollen 7a, 7b bei still stehender Antriebsscheibe 9 in Aufwärtsrichtung 4 größer als in Abwärtsrichtung 6.

Fig.2 zeigt die abschnittsweise Darstellung eines Tragmittels 2 in Form eines

Flachriemens 2 mit einer auf der einen Oberfläche 8 des Tragmittels 2 angeordneten schuppenförmigen Struktur 12. Die Schuppen 12 sind mehrfach über eine Breite B und in Umfangsrichtung U des Tragmittels 2 angeordnet. Die durch eine Rolle 9 auf das Tragmittel 2 zu übertragende Kraft ist in der ersten Richtung 4 geringer als in der zweiten Richtung 6. Würde das Tragmittel 2 die Kraft auf eine Rolle 7a, 7b, 9 übertragen, so wäre die Kraftübertragungsfähigkeit in der ersten Richtung 4 größer als in der zweiten Richtung 6. Die Schuppen 12 können beidseitig des Tragmittels 2 auf der Oberfläche 8 angeordnet sein.

Fig.3 zeigt die abschnittsweise Darstellung eines Tragmittels 2 in Form eines Flachriemens mit einer auf der einen Oberfläche 8 des Tragmittels 2 angeordneten Lamellenstruktur 10. Die Lamellenstruktur 10 erstreckt sich über die Breite B quer zu einer Umfangsrichtung U des Tragmittels 2 und ist in Umfangsrichtung U mehrfach angeordnet. Die durch die Rolle 9 auf das Tragmittel 2 zu übertragende Kraft ist in der ersten Richtung 4 geringer als in der zweiten Richtung 6. Würde das Tragmittel 2 die Kraft auf eine Rolle 7a, 7b, 9 übertragen, so wäre die Kraftübertragungsfähigkeit in der ersten Richtung 4 größer als in der zweiten Richtung 6. Die Lamellenstruktur 10 kann beidseitig des Tragmittels 2 auf der Oberfläche 8 angeordnet sein.

Fig. 4a zeigt die abschnittsweise Darstellung eines Tragmittels 2 in Form eines Keilrippenriemens im Querschnitt. Fig. 4b zeigt die abschnittsweise Darstellung eines Tragmittels 2 in Form eines Keilrippenriemens mit einer auf der einen Oberfläche 8 des Tragmittels 2 angeordneten Lamellenstruktur 10 in der Seitenansicht. Wie in Fig. 4c zu sehen ist, erstreckt sich die Lamellenstruktur 10 mehrfach über die Breite B und in Umfangsrichtung U des Tragmittels 2 und ist quer zur Umfangsrichtung U angeordnet. Die Lamellenstruktur 10 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel entlang von Rippen 14. Die durch die Rolle 9 auf das Tragmittel 2 zu übertragende Kraft ist in der ersten Richtung 4 geringer als in der zweiten Richtung 6. Würde das Tragmittel 2 die Kraft auf eine Rolle 7a, 7b, 9 übertragen, so wäre die Kraftübertragungsfähigkeit in der ersten Richtung 4 größer als in der zweiten Richtung 6.

Fig. 5a zeigt die abschnittsweise Darstellung eines Tragmittels 2 in Form eines Verbundseils. Fig. 5b zeigt die abschnittsweise Darstellung eines Tragmittels 2 in Form eines Verbundseils mit einer auf der einen Oberfläche 8 des Tragmittels 2 angeordneten Lamellenstruktur 10 in der Seitenansicht. Wie in Fig. 5c zu sehen ist, erstreckt sich die Lamellenstruktur 10 mehrfach über die Breite B und in Umfangsrichtung U des Tragmittels 2 und ist quer zur Umfangsrichtung U angeordnet. Die Lamellenstruktur 10 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel entlang der Rippen 14. Die durch die Rolle 9 auf das Tragmittel 2 zu übertragende Kraft ist in der ersten Richtung 4 geringer als in der zweiten Richtung 6. Würde das Tragmittel 2 die Kraft auf eine Rolle 7a, 7b, 9 übertragen, so wäre die Kraftübertragungsfähigkeit in der ersten Richtung 4 größer als in der zweiten Richtung 6.

Alle Ausführungsbeispiele lassen sich analog auf die Oberfläche der Rollen 7a, 7b, 9 übertragen. In einem Antriebssystem können so entweder nur die Rolle 7a, 7b, 9, nur das Tragmittel 2 oder die Rolle 7a, 7b, 9 und das Tragmittel 2 in Kombination mit einer Oberflächenstruktur 10 ausgebildet sein.

Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)

1 Aufzugsanlage

2 Tragmittel; Flachriemen 3 Kabine

4 Erste Richtung

5 Gegengewicht

6 Zweite Richtung

7a, 7b Umlenkrollen 8 Oberfläche

9 Rolle, Antriebsscheibe

10 Lamellenstruktur

12 schuppenförmige Struktur

14 Rippe

B Breite

U Umfangsrichtung