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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für selbstfahrende Wagen an einer hochbahnähnlichen Tragstruktur, wobei die Wagen zum Personen- oder Lasttransport eingesetzt werden können. Ferner betrifft die Erfindung ein Transportsystem mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung und einer Tragstruktur.
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Stand der Technik
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Aus dem
AT 517 873 B1 ist eine Antriebseinrichtung für selbstfahrende Wagen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Die bekannte Antriebseinrichtung zeichnet sich durch raupenartige Antriebselemente aus, die paarweise jeweils ober- und unterhalb eines Tragseils der Tragstruktur angeordnet sind. Die raupenähnlichen Antriebselemente werden mit ihren Oberflächen bei deren umlaufenden Bewegung gegen die Oberseite beziehungsweise Unterseite des Tragseils gepresst, sodass eine kraft- bzw. reibschlüssige Verbindung zwischen dem Tragseil und den Antriebselementen ausgebildet wird. Dadurch ist es möglich, den Wagen nicht nur entlang einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Strecke zu bewegen, sondern auch Steigungen oder Gefälle zu überwinden, bei denen die Tragstruktur beziehungsweise das Tragseil im Wesentlichen nicht horizontal verläuft, sondern ansteigend oder absteigend zum Beispiel an eine Topographie des Geländes anpasst ist. Die aus dem Stand der Technik bekannte Antriebseinrichtung ist durch die Raupenkonstruktion relativ aufwendig ausgebildet und weist darüber hinaus insbesondere bei horizontalen Strecken einen relativ hohen Energieaufwand beziehungsweise einen relativ schlechten Wirkungsgrad auf, weil das Wirkprinzip der umlaufenden Raupen, die gegen das Tragseil gepresst sind, einen relativ hohen Laufwiderstand sowie Energiebedarf aufweist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung für selbstfahrende Wagen an einer hochbahnähnlichen Tragstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass sie auf konstruktiv relativ einfache Art und Weise den Betrieb eines selbstfahrenden Wagens sowohl an horizontal verlaufenden Tragstrukturen bzw. Streckenabschnitten, als auch an geneigt ausgebildeten Tragstrukturen bzw. Streckenabschnitten mit hohem Wirkungsgrad beziehungsweise relativ geringem Energieaufwand erlaubt. Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, je nach Anordnung beziehungsweise Ausbildung der Streckenelemente der Tragstruktur unterschiedliche, dem jeweiligen Streckenelement angepasste Antriebselemente zu verwenden, die mit Blick auf die Ausbildung der Streckenelemente jeweils einen möglichst widerstandarmen beziehungsweise energetisch vorteilhaften Betrieb ermöglichen.
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Somit schlägt es die Lehre der Erfindung vor, bei einer Antriebseinrichtung für selbstfahrende Wagen an einer hochbahnähnlichen Tragstruktur zusätzlich wenigstens ein zweites Antriebselement, insbesondere zum Zusammenwirken mit einem von dem ersten (Strecken-) Element unterschiedlichen (Strecken-) Element der Tragstruktur vorgesehen ist, wobei die beiden Antriebselemente zumindest teilweise einen unterschiedlichen Querschnitt und/oder eine unterschiedliche Form aufweisen und/oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Eine derartige Ausbildung der Antriebselemente ermöglicht es, unterschiedliche Kraftübertragungen (Reibschluss, Kraftschluss, Formschluss) mit den (Strecken-) Elementen der Tragstruktur zu realisieren.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung für selbstfahrende Wagen an einer hochbahnähnlichen Tragstruktur sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Der konstruktive Aufwand der Antriebseinrichtung lässt sich dadurch zusätzlich vereinfachen, wenn die beiden Antriebselemente mit einem gemeinsamen Antrieb gekoppelt sind. Ein derartiger Antrieb ist in vorteilhafter Art und Weise üblicherweise in Form wenigstens eines Elektromotors ausgebildet.
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Wie oben erläutert, besteht der Kern der Erfindung darin, je nach Ausbildung und Anordnung des jeweiligen Streckenelements der Tragstruktur ein optimiertes Antriebselement auszuwählen. Daher sieht es in konkreter Ausgestaltung der Erfindung eine besonders bevorzugte Form des Antriebs vor, dass das erste Antriebselement dazu ausgebildet ist, durch eine reib- oder kraftschlüssige Verbindung mit dem ersten Streckenelement, insbesondere einem Tragseil oder einer Tragschiene, zusammenzuwirken, und dass das zweite Antriebselement dazu ausgebildet ist, mit einer formschlüssigen Verbindung mit dem zweiten Streckenelement zusammenzuwirken, das insbesondere in Form einer Zahnstange ausgebildet ist.
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Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es, dass das durch die reib- oder kraftschlüssige Verbindung mit dem Tragseil oder der Tragschiene als erstem Streckenelement zusammenwirkende erste Antriebselement scheiben- oder radförmig auszubilden, sodass beim Abrollen des ersten Antriebselements nur sehr geringe Rollwiderstände überwunden werden müssen, was zu einem geringen Antriebsbedarf des selbstfahrenden Wagens bei einem horizontal verlaufenden Streckenabschnitt führt. Demgegenüber ist es zum Überwinden einer Steigung beziehungsweise eines Gefälles insbesondere vorgesehen, dass das zweite Antriebselement in Art eines Zahnrads ebenfalls scheiben- beziehungsweise radförmig ausgebildet ist und durch Formschluss mit einem gegengleich ausgebildeten Streckenelement der Tragstruktur die Steigungen beziehungsweise das Gefälle des zweiten Streckenabschnitts überwindet.
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Eine weitere bevorzugte konstruktive Ausgestaltung der beiden unterschiedlich ausgebildeten Antriebselemente sieht vor, dass diese auf einer gemeinsamen Achse in einem Abstand in Längsrichtung der Achse beabstandet zueinander angeordnet sind. Dies reduziert zum einen die Baugröße der Antriebseinheit, und ermöglicht darüber hinaus einen besonders einfachen und somit kostengünstigen Aufbau der Antriebseinrichtung, da deren Antrieb auf die gemeinsame Achse wirken kann.
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Für die Kraftübertragung zwischen dem jeweiligen Antriebselement und den beiden Streckenelementen der Tragstruktur ist es darüber von Vorteil, wenn zumindest das erste Antriebselement von der Gewichtskraft des selbstfahrenden Wagens zumindest teilweise belastet ist, um die benötigten Vortriebskräfte bzw. Reibkräfte auf die Tragstruktur übertragen zu können. Daher sieht es eine weitere konstruktive Ausgestaltung der Antriebseinrichtung vor, dass zumindest das erste Antriebselement von der Gewichtskraft des Wagens zumindest teilweise belastet ist und sich die Gewichtskraft über das erste Antriebselement auf der Tragstruktur abstützt.
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Die Erfindung umfasst auch ein Transportsystem mit einer hochbahnähnlichen Tragstruktur und einer soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung für selbstfahrende Wagen.
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In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung eines derartigen Transportsystems ist es vorgesehen, dass die Tragstruktur eine Tragschiene oder ein Tragseil zum Zusammenwirken mit dem wenigstens einen ersten Antriebselement und eine Zahnstange zum Zusammenwirken mit dem wenigstens einen zweiten Antriebselement aufweist.
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Insbesondere ist es bei dieser Ausgestaltung der Tragstruktur vorgesehen, dass die Zahnstange an Streckenabschnitten der Tragstruktur angeordnet ist, die in einem schrägen Winkel zur Horizontalen verlaufen, insbesondere in einem Winkel, der größer ist als 10°. Winkel bis zur Größenordnung von 10° lassen sich typischerweise mit üblichen Reibpaarungen auf ebenen bzw. geriffelten Streckenelementen ohne Zahnstangen bewältigen.
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Um ein übergangsloses Fahren des Wagens zwischen den unterschiedlichen Bestandteilen der Tragstruktur bzw. der Streckenabschnitte zu ermöglichen, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass die beiden unterschiedlich ausgebildeten Streckenelemente (Tragseil bzw. Tragschiene und Zahnstange) seitlich versetzt zueinander an der Tragstruktur angeordnet sind. Dies ermöglicht übergangsbeziehungsweise stufenlos zwischen den unterschiedlichen Elementen der Tragstruktur wechseln zu können bzw. den Wagen kontinuierlich anzutreiben, sodass der Wechsel nicht mit einem Stopp des Wagens verbunden ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt in einer vereinfachten Seitenansicht eine schematische Darstellung eines Transportsystems für selbstfahrende Wagen,
- 2 einen Schnitt in der Ebene II-II der 1, bei dem der selbstfahrende Wagen mit einem ersten Antriebselement entlang der Tragstruktur bewegt wird,
- 3 einen Schnitt in der Ebene III-III der 1, bei dem der selbstfahrende Wagen eine Steigung überwindet und mit einem zweiten Antriebselement mit der Tragstruktur zusammenwirkt,
- 4 ein gegenüber der 1 abgewandeltes Transportsystem, bei dem der selbstfahrende Wagen beim Überwinden einer Steigung gleichzeitig mit beiden Antriebselementen mit der Tragstruktur zusammenwirkt und
- 5 einen Schnitt in der Ebene V-V der 4.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Gleiche Elemente beziehungsweise Elemente gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In den 1 bis 3 ist ein erstes Transportsystem 100 stark vereinfacht dargestellt. Das Transportsystem 100 umfasst eine hochbahnähnliche Tragstruktur 102, die beispielhaft mittels in der 1 dargestellter Portalstützen 104 oberhalb eines Geländes beziehungsweise Terrains angeordnet ist. Die Tragstruktur 102 umfasst zwei unterschiedlich ausgebildete Tragelemente 106, 108 zur Ausbildung unterschiedlicher Streckenabschnitte 103, 105. Das erste Tragelement 106 ist beispielhaft in Form einer Tragschiene 107 ausgebildet. Wesentlich dabei ist, dass das erste Tragelement 106 bzw. der erste Streckenabschnitt 103 derart angeordnet beziehungsweise ausgerichtet ist, dass das erste Tragelement 106 im Wesentlichen horizontal verläuft beziehungsweise gegenüber der Horizontalen nur ein relativ geringes Gefälle beziehungsweise eine geringe Steigung von beispielsweise maximal 10° aufweist. Anstelle einer Tragschiene 107 kann das erste Tragelement 106 beispielsweise auch als Tragseil oder ähnliches ausgebildet sein.
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Das zweite Tragelement 108 ist als Zahnstange 109 ausgebildet, von dessen Oberseite beispielhaft in Querschnitt dreiecksförmige Zähne 110 abtragen (1). Charakteristisch für das zweite Tragelement 108 ist es, dass dieses bzw. der zweite Streckenabschnitt 105 in einem Winkel a von beispielsweise mehr als 10° gegenüber der Horizontalen verlaufen kann.
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Die soweit beschriebene Tragstruktur 102 beziehungsweise das Transportsystem 100 dient für selbstfahrende Wagen 1, die in den Figuren lediglich stark vereinfacht dargestellt sind und beispielsweise eine Kabine 2 aufweisen können, die dem Personentransport dient. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass der selbstfahrende Wagen 1 einem Lastentransport dient.
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Der selbstfahrende Wagen 1 beziehungsweise die Kabine 2 ist über einen Tragarm 4 an einer Quertraverse 6 des Tragarms 4 befestigt. Von der Quertraverse 6 ragen an gegenüberliegenden Endbereichen in Richtung der Tragstruktur 102 Halteschenkel 7, 8 nach unten ab. Im Bereich jedes Halteschenkels 7,8 ist eine Achse 12 als Bestandteil einer Antriebseinrichtung 10 für den Wagen 1 vorgesehen.
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Die beiden Achsen 12 sind vorzugsweise mit einem gemeinsamen Antrieb 15, insbesondere in Form eines Elektromotors, gekoppelt, derart, dass die beiden Achsen 12 um ihre Längsachsen 16 gedreht werden. In einem axialen Abstand in Richtung der Längsachse 16 sind beidseitig des Halteschenkels 7,8 zwei hinsichtlich ihrer Form und/oder ihres Querschnitts und/oder ihrer Materialien zumindest teilweise unterschiedlich ausgebildete Antriebselemente 18, 20 drehfest mit der Achse 12 verbunden. Die beiden Antriebselemente 18, 20 sind dazu ausgebildet, mit den beiden Tragelementen 106, 108 der Tragstruktur 102 einzeln oder gemeinsam zusammenzuwirken.
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Beispielhaft sind die beiden ersten Antriebselemente 18 auf einander abgewandten Seiten der Halteschenkel 7, 8 angeordnet und in Form jeweils einer Antriebsrolle 22 ausgebildet. Demgegenüber sind die beiden, einen geringen Durchmesser aufweisenden zweiten Antriebselemente 20 in Form von Zahnrädern 24 ausgebildet, deren Zähne 25 mit den Zähnen 110 der Zahnstangen 109 zusammenwirken können.
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Bei der in der 1 bis 3 dargestellten Tragstruktur 102 weisen die beiden beidseitig des Tragarms 4 angeordneten Tragschienen 107 eine derartige Breite auf, dass sowohl die Antriebsrollen 22 als auch die Zahnräder 24 in Überdeckung mit der jeweiligen Tragschiene 107 angeordnet sind. Weiterhin stützt sich die Gewichtskraft G des Wagens 1 über die Antriebsrollen 22 an den Tragschienen 107 ab, um die zur Übertragung der Antriebskräfte des Wagens 1 benötigten Reibkräfte erzeugen zu können. Auch im Bereich der Zahnstangen 109 sind Tragschienen 107 vorgesehen, wobei die Zahnstangen 109 in Längsschlitzen der 112 der Tragschienen 107 angeordnet sind und deren Oberseite überragen. Im Bereich der Zahnstangen 109 rollen die Antriebsrollen 22 an den Tragschienen 107 zur zumindest teilweisen Abstützung der Gewichtskraft G des Wagens 1 ab. Der Vortrieb des Wagens 1 erfolgt jedoch zumindest im Wesentlichen durch Formschluss zwischen den Zahnrädern 24 und den Zähnen 110 der Zahnstangen 109.
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Ergänzend wird erwähnt, dass bei auch vorgesehen sein kann, dass während des Fahrens entlang der zweiten Tragelemente 108 die ersten Antriebselemente 18 nicht an den Tragschienen 107 aufliegen, beispielsweise durch eine reduzierte Breite der Tragschienen 107, sodass sich die Gewichtskraft G des Wagens 1 vollständig über die zweiten Antriebselemente 20 an den Zahnstangen 109 abstützt.
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In den 4 und 5 ist ein abgewandeltes Transportsystem 100a mit einer abgewandelten Tragstruktur 102a dargestellt. Letztere unterscheidet sich von der Tragstruktur 102 dadurch, dass die Zahnstangen 109 der zweiten Tragelemente 108 knapp unterhalb der Quertraverse 6 des Wagens 1 angeordnet sind und in einem Abstand zu den Tragschienen 107 verlaufen. Dadurch stützt sich die Gewichtskraft G des Wagens 1 ausschließlich über die Tragschienen 107 ab.
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Weiterhin wird erwähnt, dass es in den dargestellten Ausführungsbeispielen vorgesehen ist, dass sich ein Wagen 1 lediglich über jeweils zwei erste beziehungsweise zweite Antriebselemente 18, 20 an der jeweiligen Tragstruktur 102, 102a abstützt. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Kabine 2 des Wagens 1 sich beispielsweise über jeweils vier erste und zweite Antriebselemente 18, 20 an den Tragstrukturen 102, 102a abstützt. In diesem Fall sind die beiden (anderen) Antriebselemente 18, 20 parallel zu der Zeichenebene der 2, 3 und 5 an den Wagen 1 angeordnet.
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Auch kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die beiden Antriebselemente 18, 20 und/oder die beiden Tragelemente 106, 108 zum Beispiel zumindest teilweise aus unterschiedlichen Materialien bestehen, um unterschiedlich große Reibkräfte übertragen zu können. So ist es zum Beispiel denkbar, beide Antriebselemente 18, 20 als Antriebsrollen auszubilden, wobei das Antriebselement 20 mit einer Gummibeschichtung o.ä. versehen ist, um bei einer ebenen Tragschiene 107 als Tragelement 108 (ohne Zahnstange 109) auch bei Steigungen bzw. Gefällen einen Betrieb bzw. Vortrieb der Wagen 1 zu ermöglichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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