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Dokumentenidentifikation DE69736199T2 03.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001012102
Titel WINDE MIT MEHREREN GÄNGEN
Anmelder Milemarker, Inc., Pompano Beach, Fla., US
Erfinder AHO, E., Richard, Fort Lauderdale, FL 33308, US
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69736199
Vertragsstaaten DE, ES, FI, FR, GB, IE, IT, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.12.1997
EP-Aktenzeichen 979541471
WO-Anmeldetag 16.12.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/US97/23282
WO-Veröffentlichungsnummer 1998033738
WO-Veröffentlichungsdatum 06.08.1998
EP-Offenlegungsdatum 28.06.2000
EP date of grant 21.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse B66D 1/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B66D 1/24(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B66D 1/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Fahrzeugwinde mit variabler Drehzahl, die das Servolenksystem des Fahrzeugs als Quelle hydraulischer Energie nutzt.

Hintergrund der Erfindung

Die Vorteile einer an einem Fahrzeug montierten Winde sind seit langem bekannt. Bei Querfeldeinfahrten stellt eine Winde ein höchst wirksames Mittel zum Herausziehen des Fahrzeugs bereit, wenn dieses im Schlamm stecken bleibt oder wenn das Fahrzeug in unebenem Gelände aufsitzt. Die Winde erweitert den Aktionsradius des Fahrzeugs, indem sie den Querfeldeinfahrer dabei unterstützt, das Leistungsvermögen des Fahrzeugs auch dann auszunutzen, wenn er dies sonst nicht wagen würde, und das Fahrzeug wieder zurück in seine Betriebsgrenzen zu bringen, wenn dieses Vermögen überschritten worden ist. Die Winde kann außerdem für zahllose andere Anwendungen verwendet werden, die die Rettung anderer Fahrzeuge aus gefährlichen Schlammlöchern, das Bewegen großer Gegenstände, wie etwa umgefallener Bäume, und das Abschleppen anderer Fahrzeuge umfassen.

Obgleich zum Bewegen schwerer Lasten ein Windenbetrieb bei niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment erforderlich ist, ist es häufig erwünscht, die Winde mit einer höheren Drehzahl zu betreiben, um vor dem Bewegen einer Last einen Seil- oder Kabeldurchhang schnell aufzuwickeln oder einen langen Kabelabschnitt schnell einzuholen, nachdem eine Last bewegt worden ist. Es ist nicht bekannt, dass ein zweckmäßiges und zuverlässiges Mittel zum Umschalten zwischen einem Betrieb bei hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment und einem Betrieb bei niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment bei einer an einem Fahrzeug montierten Winde bereits verwirklicht worden wäre.

Traditionellerweise wurden die meisten Fahrzeugwinden bislang durch mit der Fahrzeugbatterie verbundene Elektromotoren angetrieben, wie etwa bei der in dem US-Patent Nr. 5,522,582 von Dilks offenbarten Winde. Diese elektrischen Winden benötigen große Mengen elektrischer Energie, die die Fahrzeugbatterie rasch erschöpfen und bei längerem Betrieb zu einer Überlastung des Windenmotors führen können.

Das US-Patent 3,682,442 offenbart eine Handwindenanordnung mit einer zentralen Leistungseingangswelle, um eine Drehung einer externen Trommel zu bewirken, wobei die Welle, wenn sie im Uhrzeigersinn gedreht wird, durch eine Freilaufkupplung in einem Verhältnis von eins zu eins eine direkte Drehung der Trommel in Uhrzeigerrichtung bewirkt, und wobei die Welle, wenn sie gegen die Uhrzeigerrichtung gedreht wird, durch ein Planetengetriebesystem und eine Freilaufkupplung eine untersetzte Drehung der Trommel in Uhrzeigerrichtung bewirkt.

Das deutsche Patent 866 840 offenbart eine Winde mit einem Planetengetriebe zwischen einer Antriebswelle und einer Trommel. Eine Bandbremse wird dazu verwendet, die Drehzahl der Trommel durch ein Drehzahlkontinuum zu variieren.

Es ist bekannt, dass hydraulische Winden mehrere Vorteile gegenüber elektrischen Winden bereitstellen. Hydraulische Winden sind im Allgemeinen leistungsstärker, weniger kompliziert, kleiner, dazu in der Lage, über einen längeren Zeitraum zu arbeiten, ohne den Motor übermäßig zu belasten, und erfüllen hohe Zuverlässigkeits- und Wartbarkeitsstandards. Hydraulische Winden werden traditionell zur Verwendung bei spezifischen Anwendungen konstruiert und ausgelegt. Das US-Patent Nr. 4,950,125 von Gravenhorst beispielsweise offenbart die Verwendung eines Radialkolbenhydraulikmotors in einem Löffelbagger-/Kran-Umwandlungsbausatz für verbesserte Freifalleigenschaften, das US-Patent Nr. 5,176,364 an Bell offenbart die Verwendung eines Kabeltrommelkurbelsystems, das mehrere Trommeln umfasst und durch einen Dieselmotor angetrieben wird, zur Verwendung mit Öl- und Gasquellen und das US-Patent Nr. 4,650,163 an Peterson offenbart eine hydraulische Winde mit Schnellverbindungsmerkmalen zur Montage an der Dreipunktkupplung eines Traktors.

Es wurde zumindest ein Versuch unternommen, eine hydraulische Winde in mehrere nicht kommerzielle Fahrzeuge einzubauen. Das US-Patent Nr. 3,788,605 an Johnson offenbart eine hydraulische Winde mit einer einzigen Drehzahl, die einen in einer Kabeltrommel enthaltenen Hydraulikmotor umfasst, zur Verwendung mit einem Kraftfahrzeug oder Boot. Der Hydraulikmotor kann durch Hydraulikdruck von der Servolenkungspumpe eines Kraftfahrzeugs oder durch das Hydraulikdruckversorgungssystem eines Bootes betrieben werden. Die Johnson-Winde sieht jedoch keinen Windenbetrieb mit verschiedenen Drehzahlen oder einen zuverlässigen Systembetrieb vor und berücksichtigt nicht die Sicherheit des Fahrzeugs oder von Personen.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine fahrzeugmontierte Winde bereitzustellen, die einen Betrieb bei verschiedenen Drehzahlen vorsieht.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Winde bereitrustellen, die leicht an ein vorhandenes Hydraulikkraftsystem und ein vorhandenes elektrisches System eines Fahrzeugs angebracht werden kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Winde bereitrustellen, die dazu imstande ist, einen länger andauernden Schwerlastbetrieb aufrechtruerhalten.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Winde bereitzustellen, die einfach und kostengünstig ist.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Winde bereitrustellen, die dazu imstande ist, in einem Vorwärts-, Rückwärts-, Freispul- und Bremsbetrieb zu arbeiten.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Winde bereitrustellen, die per Fernsteuerung betrieben werden kann, um es dem Bediener zu ermöglichen, während des Betriebs der Winde eine sichere Position einzunehmen.

Bezugnehmend auf die vorstehenden und andere Ziele der Erfindung sieht die vorliegende Erfindung eine Winde mit verschiedenen Drehzahlen vor, die einen Motor umfasst, der eine Antriebswelle dreht, die über eine Getriebeuntersetzungsanordnung eine Windentrommel dreht. Bei der bevorzugten Ausführungsform kann die Windentrommel auch unmittelbar durch die Antriebswelle angetrieben werden, so dass die Windentrommel und die Antriebswelle mit derselben Drehzahl drehen. Selektive Kopplungseinrichtungen ermöglichen es dem Bediener, zwischen einem Betrieb bei hohem Drehmoment und niedriger Drehzahl und einem Betrieb bei niedrigem Drehmoment und hoher Drehzahl umzuschalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Planetengetriebeuntersetzungsanordnung offenbart, die aus einem Hohlrad und mehreren Planetenrädern besteht. Die Planetenräder, die durch die Antriebswelle angetrieben werden, stehen mit dem Hohlrad in Eingriff und drehen sich um dieses. Die Planetenradwellen sind mit der Windentrommel verbunden, so dass, wenn ein Betrieb bei niedriger Drehzahl gewählt wird, die Windentrommel mit derselben Drehzahl dreht wie die Planetenräder, die die Antriebswelle umkreisen.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist außerdem ein Freispulbetrieb offenbart, bei dem das Hohlrad frei im Windengehäuse drehen kann, wodurch die Windentrommel von der Antriebswelle entkoppelt ist. Bei dieser Betriebsart kann die Windentrommel frei drehen, um ein schnelles Abspulen des Kabels zu ermöglichen.

Die Mittel zum Wählen eines Betriebes bei hoher oder niedriger Drehzahl umfassen eine Koppelplatte, die die Windentrommel mit der Antriebswelle verbindet, und einen Mechanismus zum axialen Bewegen der Koppelplatte relativ zur Antriebswelle. Wenn die Koppelplatte axial bewegt wird, um mit der Antriebswelle in Eingriff zu kommen, dreht die Windentrommel mit derselben Drehzahl wie die Antriebswelle. Wenn die Koppelplatte axial bewegt wird, um die Antriebswelle zu entkoppeln, dreht die Windentrommel mit verringerter Drehzahl, welche durch das Untersetzungsverhältnis der Getriebeuntersetzungsanordnung bestimmt wird.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist eine manuelle Einrichtung zum Umschalten zwischen einem Betrieb bei hoher Drehzahl und einem Betrieb bei niedriger Drehzahl offenbart. Eine zusammengedrückte Feder drängt einen Kolben gegen die Koppelplatte, wodurch die Koppelplatte in Eingriff mit der Antriebswelle gedrückt und eine Drehung der Windentrommel mit hoher Drehzahl bewirkt wird. Ein an einer Nocke angebrachter Griff ermöglicht es dem Bediener, den Kolben zurückzuziehen, um die Koppelplatte von der Antriebswelle zu entkoppeln, so dass die Windentrommel mit niedriger Drehzahl dreht.

Eine alternative Ausführungsform sieht eine Fernumschaltung zwischen einem Betrieb bei niedriger Drehzahl und einem Betrieb bei hoher Drehzahl vor. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Elektromagnetsystem offenbart, das den Kolben zurückzieht, um die Antriebswelle zu entkoppeln, wenn die Elektromagnetspule mit elektrischer Energie von der Fahrzeugbatterie versorgt wird.

Die vorliegende Erfindung sieht außerdem eine ausfallsichere Hydraulikwinde mit verschiedenen Drehzahlen vor, die das Servolenksystem eines Fahrzeugs als Hydraulikdruckquelle nutzt. Ein Ventil mit mehreren Ventilstellungen steuert den Hydraulikflüssigkeitsfluss zu einem Hydraulikmotor. Das Ventil hat wenigstens eine Eingangsöffnung, die mit dem Servolenksystem des Fahrzeugs verbunden ist, um Hydraulikflüssigkeit zu empfangen, und wenigstens eine Ausgangsöffnung, die mit dem Hydraulikmotor verbunden ist, um Hydraulikflüssigkeit zu entsenden. Das Servolenksystem des Fahrzeugs führt dem Ventil kontinuierlich unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit zu und das Ventil steuert den Fluss der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit zum Motor. Unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit, die dem Ventil zugeführt wird, wird kontinuierlich zum Servolenksystem zurückführt. Mit dem Ventil sind Positionierungsmittel verbunden, um das Ventil in eine gewählte Stellung zu bringen, die durch eine Steuereinrichtung bestimmt wird, welche in Abhängigkeit von Benutzereingaben selektiv elektrische Energie zu den Ventilpositionierungsmitteln lenkt.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Hydraulikventilanordnung mit vier Öffnungen offenbart. Die Ventilanordnung hat eine erste und eine zweite elektrische Spule zum Steuern des Flusses von unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit zwischen dem Servolenksystem eines Fahrzeugs und einem am Fahrzeug angebrachten Hydraulikwindenhilfsmotor mittels einer Steuereinrichtung. Die erste und die zweite elektrische Spule weisen jeweils einen erregten und einen entregten Zustand auf. Eine erste Ventilöffnung ist mit dem Servolenksystem verbunden, um kontinuierlich unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit vom Servolenksystem zu empfangen. Eine zweite Ventilöffnung ist mit dem Servolenksystem verbunden, um kontinuierlich unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit an das Servolenksystem abzugeben. Eine dritte Ventilöffnung ist mit dem Windenmotor verbunden, um dem Windenmotor unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit zuzuführen, wenn sich die erste elektrische Spule in einem erregten Zustand befindet, wodurch der Windenmotor in eine erste Richtung dreht. Eine vierte Ventilöffnung ist mit dem Windenmotor verbunden, um dem Windenmotor unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit zuzuführen, wenn sich die zweite elektrische Spule in einem erregten Zustand befindet, wodurch der Windenmotor in eine zweite Richtung dreht.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Hydraulikwindensteuereinrichtung offenbart. Die Steuereinrichtung steuert den Betrieb der Hydraulikwinde, die an einem Fahrzeug mit einer Batterie angebracht ist, indem einer oder mehrere Ventilelektromagneten, die an einem Hydrauliksteuerventil angebracht sind, selektiv mit Energie versorgt werden. Die Steuereinrichtung ist durch ein elektrisches Verbindungsmittel, das mit einem Ende einer langgestreckten elektrischen Leitung verbunden ist, mit der Fahrzeugbatterie und dem Ventilelektromagneten verbunden. Das andere Ende der elektrischen Leitung ist mit dem Sicherheitsschalter einer Steuereinrichtung verbunden. Der Sicherheitsschalter ist in mehrere Stellungen bewegbar und versorgt den Ventilelektromagneten selektiv mit Energie, wenn er manuell gedrückt wird.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist außerdem ein Kühler offenbart, der mit dem Servolenksystem verbunden ist, um die Hydraulikflüssigkeit zu kühlen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun genauer unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei in den mehreren Zeichnungen gleiche Bezugszeichen immer gleiche oder ähnliche Elemente bezeichnen. Es zeigt:

1A eine Schnittansicht einer Winde mit verschiedenen Drehzahlen, die eine einzelne Planetengetriebeanordnung umfasst und eine manuelle Betätigung der Windenelemente verwendet, um zwischen den verschiedenen Windenbetriebsarten zu wählen,

1B einen Aufriss der Planetengetriebeanordnung gemäß 1A,

1C eine Explosionsansicht der Windenanordnung mit verschiedenen Drehzahlen,

1D einen Aufriss der Koppelplatte und der Planetengetriebeanordnung gemäß 1A,

2 eine schematische Darstellung der Winde gemäß 1A, die in ein Fahrzeug mit einem Hydrokraftsystem eingebaut ist,

3A ein Funktionsdiagramm eines Hydraulikventils, wobei die Spulen 1 und 2 entregt sind,

3B ein Funktionsdiagramm des Ventils, wobei die Spule 1 erregt und die Spule 2 entregt ist,

3C ein Funktionsdiagramm des Ventils, wobei die Spule 1 entregt und die Spule 2 erregt ist,

4 eine Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Fernsteuerung für die Winde gemäß den 1A–D,

5 eine Darstellung, die allgemeine Fahrzeugeinbaumerkmale der hydraulischen Winde zeigt,

6 eine Schnittansicht der Winde gemäß 1A, die eine Elektromagnetbetätigung der Windenelemente verwendet, um zwischen den verschiedenen Windenbetriebsarten zu wählen,

7 eine schematische Darstellung der Winde gemäß 6, die in ein Fahrzeug eingebaut ist,

8 eine Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Fernsteuerung für die Winde gemäß den 6 und 9, und

9 eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der Winde mit verschiedenen Drehzahlen, die zwei Planetengetriebeanordnungen mit Elektromagnetbetätigung der Windenelemente umfasst, um zwischen den verschiedenen Windenbetriebsarten zu wählen.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in den 1A1D gezeigt, ist die Anlagenkonfiguration für eine hydraulische Fahrzeugwinde 10 mit verschiedenen Drehzahlen dargestellt.

Eine Antriebswelle 75, die durch einen hydraulischen Windenmotor 70 (2) angetrieben wird, erstreckt sich durch das axiale Zentrum einer Windentrommel 80, die durch eine linke Halterung 77 und ein Getriebegehäuse 76 in Stellung gehalten wird. Eine Montageplatte 79 stellt ein Substrat bereit, auf dem die linke Halterung 77 und das Getriebegehäuse 76 aufliegen, wenn sie am Wirtsfahrzeug angebracht sind.

Schraubenlöcher in der Montageplatte 79 (allgemein bei 52 dargestellt) fluchten mit Gewindelöchern in der linken Halterung 77 (allgemein bei 54 dargestellt), Gewindelöchern im Getriebegehäuse 76 (allgemein bei 56 dargestellt) und Löchern im Wirtsfahrzeugwindenstoßfänger 110 (5). Wie in 1A gezeigt, sind die linke Halterung 77 und das Getriebegehäuse 76 mittels Schrauben, die allgemein bei 81a und 81b dargestellt sind, an der Basisplatte 79 und dem Wirtsfahrzeug befestigt.

Die linke Halterung 77 und das Getriebegehäuse 76 sind nahe ihren Oberseiten durch zwei Verbindungsstangen 87a und 87b miteinander verbunden. Obgleich bei der bevorzugten Ausführungsform zwei Verbindungsstangen 87a und 87b vorgesehen sind, versteht es sich, dass stattdessen auch eine einzelne Verbindungsstange verwendet werden kann. Es versteht sich ferner, dass, wenn die Verbindungsstangen 87a und 87b entfernt werden, die linke Halterung 77, das Getriebegehäuse 76 und die Windentrommel 80 nicht mehr miteinander verbunden sind und ungehindert auseinander gezogen werden können, um die Wartung zu vereinfachen. Mit anderen Worten, die Windentrommel 80 wird durch die linke Halterung 77 und das Getriebegehäuse 76 wirksam in Stellung gehalten und getragen, wenn letztere durch die Verbindungsstangen 87a und 87b miteinander verbunden sind.

Die Windentrommel 80 ist mit der Antriebswelle 75 über ein geeignetes Untersetzungsgetriebe verbunden, das im Getriebegehäuse 76 aufgenommen ist, so dass die Trommel 80 in Abhängigkeit des Betriebes des Windenmotor 70 dreht, wodurch das Kabel oder Seil 82 von der Trommel 80 abgewickelt wird, wenn der Windenmotor 70 in Vorwärtsrichtung dreht, und das Kabel oder Seil 82 wieder eingeholt wird, wenn der Windenmotor 70 in Rückwärtsrichtung dreht. Typische Getriebeuntersetzungsvorrichtungen und -verfahren können dazu verwendet werden, den Windenmotor 70 und die Windentrommel 80 in geeigneter Weise miteinander zu verbinden und eine ausreichende Drehmomentabgabe an die Windentrommel 80 bereitrustellen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Windenmotor 70 ein Motor mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment und mit einem Volumen von 250 cm3. Geeignete Quellen für solche Motoren umfassen White Hydraulics aus Louisville, Kentucky und die Dan Foss Company, die in Wisconsin angesiedelt ist.

Eine bevorzugte Untersetzungsgetriebevorrichtung ist jedoch in den 1A1C dargestellt. Die Windenmotorantriebswelle 75 erstreckt sich durch das axiale Zentrum der Windentrommel 80 und steht mit einer Anordnung aus drei Planetenrädern 83a–c in Eingriff, die sich um drei Planetenradwellen 63a–c drehen. Wie in 1B gezeigt ist jeweils ein Ende der Planetenradwellen 63a–c an einer Trommelantriebsplatte 23 angebracht. Die Planetenradwellen 63a–c sind um 120 Grad voneinander beabstandet radial um den Umfang der Trommelantriebsplatte 23 angeordnet. Die Trommelantriebsplatte 23 ist starr an der Windentrommel 80 angebracht, etwa durch eine Schweißnaht. Ein Keil 58 am Ende Antriebswelle 75 steht mit den Planetenrädern 83a–c in Eingriff, so dass sich die Planetenräder 83a–c in Abhängigkeit von der Drehung der Antriebswelle 75 drehen. Ein Hohlrad 84 steht mit den Planetenrädern 83a–c in Eingriff, so dass, wenn das Hohlrad 84 durch den Getriebeuntersetzungsstift 85 am Getriebegehäuse 76 arretiert ist, die Drehung der Antriebswelle 75 bewirkt, dass die Windentrommel 80 mit einer Drehzahl dreht, die geringer als die der Antriebswelle 75 ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Untersetzungsverhältnis, das mit dieser Anordnung erzielt wird, sechs zu eins (6:1). Es versteht sich jedoch, dass andere Untersetzungsverhältnisse mit der gezeigten Getriebeuntersetzungsanordnung erzielt werden können.

Bei einem typischen Fahrzeugeinbau, bei dem der Motor 70 durch das Servolenksystem des Fahrzeugs angetrieben wird, führt die Servolenkungspumpe 40 (2 und 7) dem Motor 70 Hydraulikflüssigkeit mit einem Druck von 10,34 Megapascal (1500 psi) und einer Durchflussgeschwindigkeit von 11,36 Liter (3 US gallons) pro Minute zu. Diese Einbaukonfiguration erzeugt ein maximales Drehmoment von 14.235,9 Nm (10.500 ft lbs) an der unteren Windung der Windentrommel und eine nominelle Trommeldrehzahl von 8 U/min während des Windenmotorbetriebs. Es versteht sich jedoch, dass das maximale Drehmoment und die nominelle Trommeldrehzahl in Abhängigkeit von der spezifischen Einbaukonfiguration sowie dem spezifischen verwendeten Untersetzungsverhältnis variieren.

Der Getriebeuntersetzungsstift 85 verbindet das Hohlrad 84 mittels Vertiefungen 67 längs der Außenfläche des Hohlrades 84 mechanisch mit dem Getriebegehäuse 76, so dass, wenn der Stift 85 zurückgezogen und dadurch aus den Vertiefungen 67 entfernt wird, das Hohlrad 84 und die Planetenräder 83 antriebsmäßig von der Windentrommel 80 entkoppelt sind. Mit anderen Worten, ein Zurückziehen des Stifts 85 aus dem Hohlrad 84 entkoppelt die Windenmotorantriebswelle 75 wirksam von der Windentrommel 80, so dass die Windentrommel 80 frei spult. Auf diese Weise wird eine Freispulfähigkeit offenbart, wodurch das Kabel 82 ohne Unterstützung durch den Windenmotor 70 von der Windentrommel 80 abgewickelt werden kann. Diese Freispulfähigkeit ist zur schnellen Freigabe des Kabels 82 von der Windentrommel 80 besonders nützlich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Getriebeuntersetzungsstift 85 durch eine Feder 86 zum Hohlrad 84 gedrängt. Zum Lösen des Stifts 85 vom Hohlrad 84 wird der Stift 85 durch die Drehung einer Nocke 89, an der der Stift 85 angebracht ist, in radialer Richtung vom Hohlrad 84 weg gezogen. Dieser Zustand ist in 1A dargestellt. Die Nocke 89 wird durch einen Getriebeuntersetzungsauswahlgriff 88 gedreht, so dass die Windentrommel 80 frei spulen kann (wie nachfolgend genauer beschrieben), wenn sich der Getriebeuntersetzungsauswahlgriff 88 in der in 1A gezeigten Stellung befindet. Wenn der Getriebeuntersetzungsauswahlgriff 88 um 180 Grad gegen den Uhrzeigersinn aus der in 1A gezeigten Stellung gedreht wird, wird das Hohlrad 84 am Gehäuse 76 arretiert, wodurch der Freispulbetrieb unwirksam gemacht wird.

Eine alternative Ausführungsform der Erfindung mit einem durch einen Elektromagneten aktivierten Getriebeuntersetzungsstift ist in 6 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird der Getriebeuntersetzungsstift 85 aus der Vertiefung 67 im Hohlrad 84 unter Verwendung eines Getriebeuntersetzungselektromagneten 148 zurückgezogen, der am Getriebegehäuse 76 angebracht ist. Wenn die Elektromagnetspule 152 mit Energie versorgt wird, werden der Anker 150 und der Getriebeuntersetzungsstift 85, der mit dem Anker 150 verbunden ist, radial vom Hohlrad 84 weg bewegt. Infolge dessen wird der Getriebeuntersetzungsstift 85 aus der Vertiefung 67 im Hohlrad 84 gelöst, so dass das Hohlrad 84 frei im Getriebegehäuse 76 drehen kann.

Die Windentrommel kann in einer Betriebsart mit hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment angetrieben werden, indem die Drehbewegung der Antriebswelle 75 mit der Windentrommel 80 ohne Getriebeuntersetzung direkt verbunden wird. Eine höhere Trommeldrehzahl ist zum Einholen von langen Abschnitten des abgespulten Kabels 82 nach Abschluss eines Lastbewegungsbetriebs oder zum Aufwickeln eines Durchhangs des Kabels 82 vor dem Bewegen einer Last verwendbar. Die Verbindung der Antriebswelle 75 mit der Windentrommel 80 wird durch eine Koppelplatte 120 erreicht, die zwischen zwei axialen Stellungen bewegbar ist: einer Niedergeschwindigkeitsstellung, in der die Windentrommel 80 von der Antriebswelle 75 entkoppelt ist, und einer Hochgeschwindigkeitsstellung, in der die Windentrommel mit der Antriebswelle 75 verbunden ist. Bei dem vorstehend beschriebenen beispielhaften Fahrzeugeinbau (10,34 MPa (1500 psi) bei 11,36 Liter (3 US gallons) pro Minute) erzeugt die Direktantriebsanordnung eine nominelle Trommeldrehzahl von 48 U/min und ein maximales Drehmoment von 2.372,65 Nm (1.750 ft lbs) während des Windenmotorbetriebs.

Wie in 1D gezeigt, ist die Koppelplatte 120 der bevorzugten Ausführungsform eine kreisförmige Scheibe mit einer genuteten Öffnung 122 in ihrem Zentrum. Die Form der genuteten Öffnung 122 stimmt mit dem Keil 58 am Ende der Antriebswelle 75 überein. Die Koppelplatte 120 weist außerdem drei Öffnungen 124a–c auf, die unter einem Abstand von 120 Grad radial um ihren Umfang angeordnet sind. Die Position und der Abstand dieser Öffnungen 124 stimmen mit der Position und dem Abstand der Planetenradwellen 63 überein, die sich von der Antriebstrommelplatte 23erstrecken. Bei dieser Ausführungsform wird die Koppelplatte 120 mit der Windentrommel 80 verbunden, indem die Planetenradwellen 63 in den Öffnungen 124 in Eingriff gebracht werden. Die Öffnungen 124 haben einen ausreichenden Durchmesser, damit die Koppelplatte 120 ungehindert in Axialrichtung auf den Planetenradwellen 63 gleiten kann.

Bezugnehmend auf 1A kommt das genutete Loch 122 in der Koppelplatte 120, wenn die Koppelplatte 120 aufgrund der durch die Kolbenfeder 130 ausgeübten Kraft zur Antriebswelle 75 gleitet, mit dem Keil 58 am Ende der Antriebswelle 75 in Eingriff, wodurch bewirkt wird, dass die Koppelplatte 120 mit derselben Drehzahl dreht wie die Antriebswelle 75. Auf diese Weise wird die Antriebswelle 75 über die Koppelplatte 120 und die Planetenradwellen 63 direkt mit der Windentrommel 80 verbunden. Die Kolbenfeder 130 berücksichtigt auch eine Fehlausrichtung zwischen dem Keil 58 und dem genuteten Loch 122, indem die Koppelplatte 120 am Keil 58 gehalten wird bis durch Drehung des Keils oder auf andere Weise eine ordnungsgemäße Ausrichtung erreicht wird. Während die Koppelplatte 120 zur Antriebswelle 75 gleitet, hält die Kolbenfeder 130, wenn zwischen dem genuteten Loch 122 und der Keil 58 eine Fehlausrichtung auftritt, die Koppelplatte 120 an der Antriebswelle 75 bis eine ordnungsgemäße Ausrichtung vorhanden ist. Auf diese Weise trägt die Kolbenfeder 130 dazu bei, eine anfängliche falsche Ausrichtung zu kompensieren und zu korrigieren.

Es versteht sich, dass ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb der Winde 10 nur dann erreicht wird, wenn der Getriebeuntersetzungsstift 85 zurückgezogen ist. In einer solchen Stellung steht der Stift 85 nicht mit einer Vertiefung 67 im Hohlrad 84 in Eingriff, wobei das Hohlrad frei ist, um zusammen mit der Windentrommel 80 zu drehen. Wenn der Stift 85 mit einer Vertiefung 67 im Hohlrad 84 in Eingriff steht, dann kann aufgrund des Eingriffs der Planetenräder 83 mit dem Hohlrad 84 und der Kopplung der Antriebswelle 75 mit den Planetenradwellen 63 mittels der Koppelplatte 120 keine Drehung des Hohlrades 84 oder der Antriebswelle 75 stattfinden. Mit anderen Worten, wenn der Stift 85 mit einer Vertiefung 67 und die Koppelplatte 120 mit der Antriebswelle 75 in Eingriff steht, befindet sich die Windentrommel 80 in einer Sperrstellung.

Obgleich es viele Mechanismen gibt, die dazu verwendet werden können, die Koppelplatte 120 in Axialrichtung zu bewegen, um die Antriebswelle 75 in oder außer Eingriff zu bringen, zeigen die 1A und 1C den Mechanismus einer bevorzugten Ausführungsform. Zum Bewegen der Koppelplatte 120 zur Antriebswelle 75drückt eine Kolbenfeder 130, die zwischen einem Kolben 126 und dem Getriebegehäuse 76 zusammengedrückt ist, den Kolben 126 gegen die Koppelplatte 120. Das genutete Loch 122 der Koppelplatte kommt mit dem Keil 58 in Eingriff, sobald die beiden miteinander fluchten. Ein Kugellager 128, das zwischen der Koppelplatte 120 und dem Kolben 130 angeordnet ist, ermöglicht es der Koppelplatte 120, relativ zum Kolben 126 frei zu drehen, wenn der Kolben an das Kugellager 128 anstößt. Ein Satz aus drei Koppelplattenfedern 138a–c, die zwischen der Koppelplatte 120 und den Planetenrädern 83a–c zusammengedrückt sind, drückt die Koppelplatte 120 gegen das Lager 128 und den Kolben 126, so dass die Koppelplatte 120 einen beständigen Kontakt mit dem Lager 128 aufrechterhält. Die Federmoduln der Koppelplattenfedern 138a–c sind kleiner als die der Kolbenfeder 130, so dass, wenn keine andere Axialkraft auf den Kolben 126 ausgeübt wird, die Koppelplatte 120 in Eingriff mit der Antriebswelle 75 gedrängt wird.

Zum Lösen der Koppelplatte 120 von der Antriebswelle 75 wird eine Kolbenstange 132, die mit dem Kolben 126 verbunden ist, durch die Drehung einer Nocke 136, an der die Kolbenstange 132 angebracht ist, von der Antriebswelle 75 weg gedrängt. Wenn der Kolben 126 von der Antriebswelle 75 weg gedrängt wird, wird die Kolbenfeder 130 zusammengedrückt und das genutete Loch 122 und der Keil 58 lösen sich voneinander. Dieser Zustand ist in 1A dargestellt. Die Nocke 136 wird durch einen Direktantriebsgriff 134 gedreht.

Der Windenbediener kann, abhängig von der Stellung des Getriebeuntersetzungsauswahlgriffes 88 und des Direktantriebsauswahlgriffs 134 unter vier verschiedenen Windenbetriebsarten auswählen. Der Niedergeschwindigkeitswindenbetrieb ist gewählt, wenn sich der Direktantriebsauswahlgriff 134 in der in 1A gezeigten Stellung befindet und der Getriebeuntersetzungsauswahlgriff 88 aus der in 1A gezeigten Stellung um 180 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht ist. Der Hochgeschwindigkeitswindenbetrieb ist gewählt, wenn der Direktantriebsauswahlgriff 134 aus der in 1A gezeigten Stellung um 180 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht ist und sich der Getriebeuntersetzungsauswahlgriff 88 in der in 1A gezeigten Stellung befindet. Der Freispulwindenbetrieb ist gewählt, wenn sich sowohl der Direktantriebsauswahlgriff 134 als auch der Getriebeuntersetzungsauswahlgriff 88 in den in 1A gezeigten Stellungen befinden. Die Winde ist gesperrt/gebremst (keine Trommeldrehung), wenn sowohl der Direktantriebsauswahlgriff 134 als auch der Getriebeuntersetzungsauswahlgriff 88 aus den in 1A gezeigten Stellungen um 180 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht sind.

Wie in 2 gezeigt, nutzt die Winde 10 die Hydraulikdruckversorgung des Wirtsfahrzeugs, um den Windenmotor 70 anzutreiben. Das Servolenksystem 12 des Fahrzeugs wird bevorzugt dazu genutzt, den Hydraulikdruck für den Betrieb des Windenmotors 70 bereitzustellen. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Hydraulikdruckquellen, sofern verfügbar, genutzt werden können.

Servolenksysteme variieren in der Bauart, ein typisches System umfasst jedoch zumindest eine Servolenkungspumpe 40 und ein Servolenkungsgetriebe 60 oder eine Entsprechung derselben. Typische Servolenkungspumpen erzeugen eine Fließgeschwindigkeit von zwischen 7,57 Liter (2 US gallons) und 15,14 Liter (4 US gallons) pro Minute mit Druckbereichen zwischen 8,27 Megapascal (1200 psi) und 10,34 Megapascal (1500 psi). Ein Hydraulikventil 20 ist zwischen der Servolenkungspumpe 40 und dem Servolenkungsgetriebe 60 mit dem Servolenksystem 12 des Fahrzeugs verbunden. Typische Kraftfahrzeug-Servolenkungspumpen haben ein Abgabevolumen von 15,14 Liter (4 US gallons) pro Minute bei einem Druck von 10,34 Megapascal (1500 psi). Der Windenmotor 70 ist mit dem Ventil 20 über die Hochdruckhydraulikleitungen 26a und 28a verbunden. Die Hochdruckhydraulikflüssigkeit, die durch das Ventil 20 vom Servolenksystem 12 umgeleitet wird, dreht die Antriebswelle 75 des Windenmotors 70 entweder in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ventil 20 ein elektromagnetbetätigtes Vier-Wege-, Drei-Stellungs-, HYDRAFORCE®-SV10-47A-Tandemachsenventil, das einen gleichzeitigen Betrieb des Windenmotors 70 und des Servolenkungsgetriebes 60 ermöglicht. Das Ventil 20 wird durch zwei elektrische Spulen 30 und 32 betätigt, die jeweils einen erregten und einen entregten Zustand aufweisen. Wenn sich beide Spulen 30 und 32 in einem entregten Zustand befinden, fließt die Hydraulikflüssigkeit direkt von der Servolenkungspumpe 40 zum Servolenkungsgetriebe 60, wobei keine Hydraulikflüssigkeit zum Windenmotor 70 fließt. 3A stellt funktionell den Durchfluss der Hydraulikflüssigkeit durch das Ventil 20 dar, wenn beide Spulen 30 und 32 entregt sind bzw. nicht mit Energie versorgt werden. Flüssigkeit fließt aus der Servolenkungspumpe 40 und tritt über die Öffnung 22 in das Ventil 20 ein. Die Flüssigkeit tritt dann durch die Öffnung 24 direkt aus dem Ventil 20 aus, von wo sie zum Servolenkungsgetriebe 60 fließt. Wenn beide Spulen 30 und 32 entregt sind, fließt keine Flüssigkeit durch die Öffnungen 26 und 28, so dass das Ventil 20 genauso wie ein einfaches Verbindungsmittel arbeitet, das die Servolenkungspumpe 40 mit dem Servolenkungsgetriebe 60 verbindet.

Bei einer ordnungsgemäß aufgewickelten Windentrommel 80 wird das Kabel 82 von der Windentrommel 80 durch Erregen der Spule 30 abgewickelt. 3B zeigt den Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit durch das Ventil 20, wenn die Spule 30 erregt ist bzw. mit Energie versorgt wird. Wenn die Spule 30 erregt ist, tritt Hochdruckhydraulikflüssigkeit von der Pumpe 40 durch die Öffnung 22 in das Ventil 20 ein und verlässt das Ventil 20 durch die Öffnung 28, von wo sie zum Windenmotor 70 fließt. Durch diesen Pfad fließende Hochdruckhydraulikflüssigkeit wirkt auf den Windenmotor 70 ein, um ihn in Vorwärtsrichtung zu drehen, wobei das Kabel 82 abgewickelt wird, wenn sich die Windentrommel 80 dreht. Hydraulikflüssigkeit fließt vom Windenmotor 70 zurück und tritt durch die Öffnung 26 wieder in das Ventil 20 ein. Durch die Öffnung 26 zurückkehrende Flüssigkeit tritt durch die Öffnung 24 aus dem Ventil 20 aus, von wo sie zum Getriebe 60 fließt. Dieser Rückfluss vom Windenmotor 70 erhält einen ausreichend hohen Druck aufrecht, um einen Betrieb sowohl des Windenmotors 70 als auch des Getriebes 60 zu ermöglichen, wenn die Spule 30 erregt ist. Auf diese Weise arbeitet das System 10 als ausfallsichere Hydraulikwinde, da sogar dann, wenn die Spule 30 in einem erregten Zustand versagen würde, das Versagen die Sicherheit oder Leistung des Fahrzeugs nicht beeinträchtigen würde. Mit anderen Worten das Servolenksystem 12 des Fahrzeugs würde auch dann sicher weiterarbeiten, wenn die Spule 30 unbeabsichtigt erregt werden würde, um dem Windenmotor 70 beständig Hydraulikdruck zuzuführen. Als weitere Ausfallschutzmaßnahme bringt eine Feder (nicht gezeigt) im Ventil, im Falle eines Stromverlustes der Spulen 30 und 32, die Ventilöffnungen 22-28 in ihre entregten Stellungen zurück.

Das Kabel 82 wird durch Erregen der Spule 32 auf die Windentrommel 80 aufgewickelt. 3C zeigt den Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit durch das Ventil 20, wenn die Spule 32 erregt ist. Wenn die Spule 32 erregt ist, folgt die Hydraulikflüssigkeit einem anderen Pfad durch das Ventil 20. Dieser Pfad besteht darin, dass Hochdruckhydraulikflüssigkeit von der Servolenkungspumpe 40 weg fließt, über die Öffnung 22 in das Ventil 20 eintritt und über die Öffnung 26 aus dem Ventil 20 austritt. Nach dem Austritt durch die Öffnung 26 wirkt die Flüssigkeit auf den Windenmotor 70 ein, um ihn in Rückwärtsrichtung zu drehen, so dass das Kabel 82 auf die Windentrommel 80 aufgewickelt wird. Die Hydraulikflüssigkeit kehrt vom Windenmotor 70 zurück und tritt über die Öffnung 28 wieder in das Ventil 20 ein, von wo sie dann über die Öffnung 24 mit genügend Druck aus dem Ventil 20 austritt, um auf das Servolenkungsgetriebe 60 einzuwirken. Daher ist der Fluss der Hydraulikflüssigkeit vom Ventil 20 zum Windenmotor 70 und dann zurück zum Ventil 20 der Fließrichtung genau entgegengesetzt, die erzeugt wird, wenn die Spule 30 erregt ist.

Bezugnehmend wieder auf 2 tritt aus dem Getriebe 60 austretende Niederdruckhydraulikflüssigkeit in einen Kühler 50 ein, in dem die Hydraulikflüssigkeit gekühlt wird. Die gekühlte Hydraulikflüssigkeit verlässt dann den Kühler 50 und tritt zur erneuten Druckbeaufschlagung in die Servolenkungspumpe 40 ein. Der Kühler 50 gehört nicht zum Servolenksystem 12 des Fahrzeugs und wird im Allgemeinen nur während des Betriebs des Windenmotors 70 als zusätzliche Schutzmaßnahme für das Servolenksystem 12 und den Windenmotor 70 benötigt. Sobald er eingebaut ist, arbeitet der Kühler 50 jedoch ständig, um die Hydraulikflüssigkeit zu kühlen, während der Fahrzeugmotor arbeitet, wodurch ein zusätzliches Schutzniveau für das Servolenksystem 12 bereitgestellt wird.

Die elektrische Energie zum Erregen der Spulen 30 und 32 wird durch die Fahrzeugbatterie 98 bereitgestellt. Wie in 2 gezeigt, erstreckt sich eine elektrische Verbindung 95 von der Batterie 98 zu einem mit einer Aussparung versehenen, vier Anschlussstifte umfassenden Steckverbinder 90, wo sie mit dem Anschlussstift 91a verbunden ist. Die Leitung 96 verbindet die Spule 30 elektrisch mit dem Anschlussstift 92a und die Leitung 97 verbindet die Spule 32 elektrisch mit dem Anschlussstift 93a des Steckverbinders 90. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird der Anschlussstift 94a nicht genutzt.

7 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, bei der der Getriebeuntersetzungsstift 85 und die Direktantriebskolbenstange 132 durch die Elektromagneten 148 bzw. 140 betätigt werden. Die elektrische Energie zum Erregen der Elektromagnetspulen 152 und 144 (7) wird ebenfalls durch die Fahrzeugbatterie 98 bereitgestellt. Eine elektrische Verbindung 95 erstreckt sich von der Batterie 98 zu einem mit einer Aussparung versehenen Steckverbinder 90, wo sie mit dem Anschlussstift 91a verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Steckverbinder 90 mit fünf Anschlussstiften versehen, wobei die Anschlussstifte 91a, 92a und 93a wie vorstehend beschrieben konfiguriert sind. Die Leitung 154 verbindet den Getriebeuntersetzungselektromagneten 148 elektrisch mit dem Anschlussstift 156a und die Leitung 146 verbindet den Direktantriebselektromagneten 140 elektrisch mit dem Anschlussstift 94a des Steckverbinders 90.

Wie in 5 gezeigt, ist der Steckverbinder 90 an einem üblichen Windenstoßfänger 110 befestigt, um einen leichten Zugriff von außerhalb des Fahrzeugs 200 zu ermöglichen. Obgleich der Steckverbinder 90 ein Stecker oder eine Buchse sein kann, ist für diese Anwendung ein Stecker bevorzugt, da Stecker im Allgemeinen gegenüber einer Aussetzung an Schmutz, Wasser und anderen natürlichen Elementen toleranter sind. Als weitere Schutzmaßnahme sind die Anschlussstifte des Steckverbinders 90 bevorzugt vom Rand des Stoßfängers 110 ausgespart und vor den Elementen durch einen üblichen, am Stoßfänger 110 angebrachten Klappendeckel (nicht gezeigt) geschützt. Alternativ kann der Steckverbinder 90 an jeder leicht zugänglichen Stelle des Fahrzeugs 200 montiert werden, einschließlich des Innenraums des Fahrzeugs.

Bezugnehmend nochmals auf den Einbau gemäß 5 ist ein bevorzugtes Verfahren zum Montieren des Windenmotors 70 und der Windentrommel 80 dargestellt. Ebenso wie das System 10 das vorhandene Servolenksystem 12 und die vorhandene Batterie 98 des Fahrzeugs nutzt, um die Effizienz und Einsetzbarkeit zu verbessern und gleichzeitig die Bauteile und Kosten zu reduzieren, wird der Einbau des Windenmotors 70 und der Windentrommel 80, sofern möglich, gleichermaßen durch Nutzen der üblichen Montageausrüstung verbessert. Ein gewöhnlicher Windenstoßfänger 110 sieht eine ebene Plattform zum Montieren dieser Bauteile vor, es versteht sich jedoch, dass der Windenmotor 70 und die Windentrommel 80 statt dessen mit geeigneten Befestigungsmitteln im Motorraum 112 des Fahrzeugs montiert werden können. Es werden bevorzugt übliche Vier-Loch-Schraubenmuster (nicht gezeigt) zum Befestigen vorhandener elektrischer Winden dazu genutzt, den Motor 70 und die Windentrommel 80 am Stoßfänger 110 zu befestigen.

Bei den Ausführungsformen gemäß den 1A–D und 2 wird die elektrische Verbindung zwischen der Batterie 98 und den Spulen 30 und 32 selektiv über die in 4 gezeigte Fernsteuerungsschalteranordnung 100 hergestellt. Bei einer alternativen Ausführungsform können Windensteuerungen im Innenraum des Fahrzeugs fest montiert werden. Es versteht sich ferner, dass die Windenanordnung auch durch eine drahtlose Fernsteuerung betätigt werden kann. Der Fernsteuerungsschalter 100 wird mittels einer Buchse 101 an dem mit einer Aussparung versehenen Steckverbinder 90 am Stoßfänger des Fahrzeugs angebracht. Die Buchse 101 ist bevorzugt gekeilt 99a, um mit dem Keil 99b im Steckverbinder 90 zusammenzupassen, wodurch eine ordnungsgemäße Ausrichtung der Anschlussstifte 91a, 92a und 93a des Steckverbinders 90 mit den Aufnahmeeinrichtungen 91b, 92b und 93b der Buchse 101 sichergestellt wird. Wenn eine ordnungsgemäße Ausrichtung gegeben ist, wird der Anschlussstift 91b in die Aufnahmeeinrichtung 91b, der Anschlussstift 92a in die Aufnahmeeinrichtung 92b und der Anschlussstift 93a in die Aufnahmeeinrichtung 93b eingeführt.

Die Steuereinrichtung 104 gemäß 4 ist mit einem Wippschalter 106 versehen, der über einen längeren Abschnitt der elektrischen Leitung 102 elektrisch mit der Buchse 101 verbunden ist, so dass, wenn der Wippschalter 106 in die "AB"-Stellung 106a gedrückt wird, die Verbindung zwischen der Fahrzeugbatterie 98 und der Spule 30 hergestellt wird, wodurch das Kabel 82 von der Windentrommel 80 abgewickelt wird. Wenn der Wippschalter 106 in die "AUF"-Stellung 106b gedrückt wird, wird die Verbindung zwischen der Fahrzeugbatterie 98 und der Spule 32 hergestellt, wodurch das Kabel 82 auf die Windentrommel 80 aufgewickelt wird.

Bei den alternativen Ausführungsformen gemäß den 6 und 7, bei denen der Getriebeuntersetzungsstift 85 und die Direktantriebskolbenstange 132 durch Elektromagneten betätigt werden, und bei der elektromagnetbetätigten Konfiguration gemäß 9 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Fernsteuerungsschalteranordnung 100 so ausgeführt wie in 8 gezeigt. Hierbei wird, zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Anschlussstift-/Aufnahmeeinrichtungskonfiguration (9193), der Anschlussstift 94a in die Aufnahmeeinrichtung 94b und der Anschlussstift 156a in die Aufnahmeeinrichtung 156b eingeführt.

Die in 8 gezeigte Steuereinrichtung 104 ermöglicht es dem Bediener unter sämtlichen Windenbetriebsarten zu wählen. Zwei Kippschalter 162 und 164 sind bereitgestellt, damit der Bediener die gewünschte Betriebsart wählen kann. Ein Geschwindigkeitsauswahlkippschalter 162 ist ein Zwei-Stellungs-Kippschalter, der es dem Bediener ermöglicht, zwischen einem Hoch- und einem Niedergeschwindigkeitswindenbetrieb umzuschalten, und der Kippschalter 164 ist ein Drei-Stellungs-Kippschalter, der es dem Bediener ermöglicht, zwischen einem Sperr-, Freispul- und Neutralbetrieb zu wählen. Der Schalter 164 wird zum Freispulbetrieb in die "FREI"-Stellung und zum Sperren der Windentrommel 80 in die "SPERREN"-Stellung gebracht. In der "NEUTRAL"-Stellung kann die Winde, in Abhängigkeit von der Stellung des Schalters 162, mit hoher oder niedriger Geschwindigkeit bzw. Drehzahl betrieben werden. Ein Wippschalter 160 wird in die "AB"-Stellung 160a gedrückt, um das Kabel 82 in Übereinstimmung mit der gewünschten Betriebsart von der Windentrommel 80 abzuwickeln. Durch Drücken des Wippschalters 160 in die "AUF"-Stellung 160b wird das Kabel in Übereinstimmung mit der gewählten Betriebsart aufgewickelt. Die Steuereinrichtung 104 enthält den erforderlichen Logikschaltungsaufbau, um den gewünschten Windenbetrieb basierend auf den Stellungen der drei Schalter 106, 162 und 164 auszuführen.

Unter Berücksichtigung der Ausführungsform gemäß 7 wird beispielsweise zum Abwickeln des Kabels 82 von der Windentrommel 80 im Niedergeschwindigkeitsbetrieb der Schalter 162 in die mit "NIEDRIG" bezeichnete Stellung gebracht, wobei der Schalter 164 in die "NEUTRAL"-Stellung gebracht wird. Diese Konfiguration der Kippschalter 162, 164 führt zu einem Verlust der elektrischen Verbindung zwischen der Fahrzeugbatterie 98 und dem Getriebeuntersetzungselektromagneten 140, so dass der Getriebeuntersetzungsstift 85 in seine ausgefahrene Stellung gedrängt wird, während eine Verbindung mit dem Direktantriebselektromagneten 148 hergestellt wird, so dass die Koppelplatte 120 von der Antriebswellenspindel 58 entkoppelt wird, wie vorstehend beschrieben. Daher wird, wenn das Hohlrad 84 gesperrt und die Koppelplatte 120 gelöst ist, das Kabel durch Drücken und Halten des Schalters 160 in der "AB"-Stellung 160a mit niedriger Geschwindigkeit abgewickelt. In ähnlicher Weise wird das Kabel durch Halten des Schalters 160 in der "AUF"-Stellung 106b mit niedriger Geschwindigkeit aufgewickelt.

Zum Ab- oder Aufwickeln des Kabels mit hoher Geschwindigkeit wird der Kippschalter 162 in die "HOCH"-Stellung und der Kippschalter 164 in die "NEUTRAL"-Stellung gebracht. Bei dieser Konfiguration wird der Getriebeuntersetzungsstift 85 zurückgezogen, um das Hohlrad 85 zu entsperren, wobei die Koppelplatte 120 mit der Antriebswellenspindel 58 in Eingriff kommt.

Beim Betrieb befindet sich der Windenbediener typischerweise außerhalb des Fahrzeugs, damit der Bediener freie Sicht hat. Die längere Leitung 102 ermöglicht es dem Bediener einen sicheren Abstand zu halten, während er die Winde bedient. Es versteht sich, dass die Winde auch bedient werden kann, wenn sich der Windenbediener im Fahrzeug befindet. Wenn der Fahrzeugmotor arbeitet, um das Servolenksystem 12 mit Energie zu versorgen, drückt der Bediener einfach den Wippschalter 106 in die gewünschte Stellung und hält den Druck auf den Wippschalter 106 über die gewünschte Zeitspanne aufrecht. Das Kabel 82 wird durch Drücken des Wippschalters 106 in die "AB"-Stellung 106a abgewickelt und durch Drücken des Wippschalters 106 in die "AUF"-Stellung 106b aufgewickelt. Ein Sicherheitsmerkmal des Fernsteuerungsschalters 100 besteht darin, dass, sobald der Bediener den Wippschalter 106 loslässt, die Verbindung zwischen der Fahrzeugbatterie 98 und den Spulen 30 und 32 unterbrochen wird, wodurch der Betrieb des Windenmotors 70 gestoppt wird. Das Verbinden der Steuereinrichtung 104 mit dem Fahrzeug durch einen längeren Abschnitt der Leitung 102, etwa 3,05 m (10 feet), ermöglicht es dem Bediener während des Betriebs des Windenmotors 70 einen sicheren Abstand zu halten.

Ein wichtiger Sicherheitsvorteil dieses Fernsteuerungsschaltansatzes besteht darin, dass er die Möglichkeit, dass elektrische Energie unbeabsichtigt an die Spulen 30 und 32 angelegt wird, praktisch eliminiert. Sogar wenn Energie unbeabsichtigt angelegt wird, ist das System betriebssicher, da die Funktion des Servolenksystems 12 nicht nachteilig beeinflusst wird.

Es versteht sich, dass andere Arten von Ventilen, die die Fähigkeit haben, einen gleichzeitigen Betrieb des Servolenkungsgetriebes 60 und des Windenmotors 70 zu ermöglichen, anstelle des SV10-47A verwendet werden können. Es ist beispielsweise vorgesehen, dass ein Ventil mit einem einzelnen Elektromagneten verwendet werden kann, wobei der einzelne Elektromagnet dazu in der Lage ist, das Ventil in Abhängigkeit von veränderlichen Pegeln der elektrischen Erregung unterschiedlich zu positionieren.

Eine alternative Ausführungsform der Erfindung, die in 9 gezeigt ist, umfasst eine Doppel-Planetenradanordnung, um einen Zwei-Geschwindigkeitswindenbetrieb zu erzielen. Ein Keil 242 am Ende einer Antriebswelle 248 kommt mit einem Satz aus drei Verbund-Planetenrädern 232a–c in Eingriff. Jedes Verbund-Planetenrad 232a–c besteht aus einem großen Planetenrad 234a–c, einem kleinen Planetenrad 236a–c und einer einzelnen Planetenradwelle 233a–c, die starr miteinander verbunden sind, so dass die großen Planetenräder 234a–c und die kleinen Planetenräder 236a–c immer mit derselben Geschwindigkeit drehen. Das große Planetenrad 234a–c, das kleine Planetenrad 236a–c und die Planetenradwelle 233a–c sind bevorzugt aus einem einzelnen durchgehenden Materialstück geformt. Alternativ werden das große Planetenrad 234a–c und das kleine Planetenrad 236a–c als einzelnes Teil ausgeformt, das sich um die Planetenradwelle 233a–c dreht, die starr an der Trommelantriebsplatte 238 befestigt ist.

Wie in 9 gezeigt, sind die Planetenradwellen 233a–c drehbar an einem Ende an einer Trommelantriebsplatte 238 und am anderen Ende an einer Lagerplatte 254 angebracht. Die Lagerplatte 254 ist durch drei Schrauben 258a–c an der Trommelantriebsplatte 238 befestigt, so dass die Verbund-Planetenräder 232a–c zwischen der Trommelantriebsplatte 238 und der Lagerplatte 254 gefangen sind. Die Kugellager 252a–c und 256a–c ermöglichen es den Verbund-Planetenrädern 232a–c relativ zur Trommelantriebsplatte 238 und zur Lagerplatte 254 frei zu drehen, Die Verbund-Planetenräder 232a–c sind unter einem Abstand von 120 Grad radial um den Umfang der Trommelantriebsplatte 238 angeordnet. Die Trommelantriebsplatte 238 ist starr an der Windentrommel 250 angebracht, etwa durch eine Schweißnaht.

Das große Hohlrad 228 steht mit den großen Planetenrädern 234a–c in Eingriff, so dass, wenn das große Hohlrad 228 durch den Hochgeschwindigkeitsarretierstift 218 am Getriebegehäuse 226 arretiert ist und das kleine Hohlrad 230 relativ zum Getriebegehäuse 226 frei drehen kann, die Drehung der Antriebswelle 248 bewirkt, dass die Windentrommel 250 mit einer niedrigeren Drehzahl als die Antriebswelle 248 dreht. Die bevorzugte Ausführungsform dieser Getriebeuntersetzungsanordnung erzeugt eine 5-zu-1-Untersetzung der Windentrommeldrehzahl in Bezug auf die Antriebswellendrehzahl.

Das kleine Hohlrad 230 steht mit den kleinen Planetenrädern 236a–c in Eingriff, so dass, wenn das kleine Hohlrad 230 durch den Niedergeschwindigkeitsarretierstift 220 am Getriebegehäuse 226 arretiert ist und das große Hohlrad 228 relativ zum Getriebegehäuse 22b frei drehen kann, die Drehung der Antriebswelle 248 bewirkt, dass die Windentrommel 250 mit einer zweiten Drehzahl dreht, die geringer als die der Antriebswelle 248 ist. Die bevorzugte Ausführungsform dieser Getriebeuntersetzungsanordnung erzeugt eine 10-zu-1-Untersetzung der Windentrommeldrehzahl in Bezug auf die Antriebswellendrehzahl.

Der Hochgeschwindigkeitsarretierstift 218 verbindet das große Hohlrad 228 mittels Vertiefungen 244 längs der Außenfläche des großen Hohlrades 228 mechanisch mit dem Getriebegehäuse 226. Wenn der Hochgeschwindigkeitsarretierstift 218 zurückgezogen und dadurch aus den Vertiefungen 244 entfernt wird, ist das große Hohlrad 228 frei, sich relativ zum Getriebegehäuse 226 zu drehen. In ähnlicher Weise verbindet der Niedergeschwindigkeitsarretierstift 220 das kleine Hohlrad 230 mittels Vertiefungen 246 längs der Außenfläche des kleinen Hohlrades 230 mechanisch mit dem Getriebegehäuse 226. Wie in 9 gezeigt, ist das kleine Hohlrad 230, wenn der Niedergeschwindigkeitsarretierstift 220 zurückgezogen und dadurch aus den Vertiefungen 244 entfernt wird, frei, sich relativ zum Getriebegehäuse 226 zu drehen.

Wenn beide Arretierstifte 218 und 220 mit ihren jeweiligen Hohlrädern 228 und 230 in Eingriff stehen und dadurch beide Hohlräder 228 und 230 in Bezug auf das Getriebegehäuse 226 arretieren, befindet sich die Windentrommel 250 in einem Sperrzustand. Wenn beide Arretierstifte 218 und 220 aus ihren jeweiligen Hohlrädern 228 und 230 zurückgezogen sind, wodurch beide Hohlräder 228 und 230 freigegeben werden, um sich relativ zum Getriebegehäuse 226 zu drehen, befindet sich die Windentrommel 250 in einem Freispulzustand.

Wie in 9 gezeigt, wird das bevorzugte Verfahren zum Bewegen der Hoch- und Niedergeschwindigkeitsarretierstifte 218 und 220 zwischen ihrer zurückgezogenen und ihrer ausgefahrenen Stellung mittels der Elektromagneten 210 und 212 und der Federn 222 und 224 durchgeführt. Wenn die Elektromagnetspulen 214 und 216 erregt werden, werden die Stifte 218 und 220 zurückgezogen und die jeweiligen Hohlräder 228 und 230 gelöst und können sich frei drehen. Wenn die Elektromagnetspulen 214 und 216 entregt werden, drängen die Federn 222 und 224 die Stifte 218 und 220 in ihre ausgefahrenen Stellungen.

Es ist vorgesehen und für Fachleute auf dem Gebiet aus der vorstehenden Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, dass an den Ausführungsformen der Erfindung Modifikationen und/oder Abwandlungen durchgeführt werden können. Demgemäß sollen die vorstehende Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen ausdrücklich lediglich der Veranschaulichung der bevorzugten Ausführungsformen und nicht der Einschränkung derselben dienen, wobei der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung durch Bezugnahme auf die anhängigen Ansprüche zu bestimmen ist.


Anspruch[de]
Winde mit variabler Drehzahl, die umfasst:

– ein Gehäuse (76),

– eine drehbar mit dem Gehäuse (76) verbundene Windentrommel (80),

– eine Antriebswelle (75) mit einander entgegengesetzten ersten und zweiten Enden,

– einen Windenmotor (70), der angeschlossen ist, um das zweite Ende der Antriebswelle (75) zu drehen,

– Mittel zum Verbinden der Windentrommel (80) mit dem ersten Ende der Antriebswelle (75), so dass sich die Windentrommel (80) in Reaktion auf die Drehung der Antriebswelle (75) dreht, wobei das Verbindungsmittel eine Hochgeschwindigkeitseinrichtung zum Antreiben der Windentrommel (80) mit einer ersten Drehzahl und eine Niedergeschwindigkeitseinrichtung zum Antreiben der Windentrommel (80) mit einer zweiten Drehzahl umfasst, welche geringer als die erste Drehzahl ist,

– wobei die Hochgeschwindigkeitseinrichtung Mittel zur direkten Kopplung umfassen, um die Antriebswelle (75) mit der Windentrommel (80) zu verbinden und eine Drehung der Windentrommel (80) mit einer Drehzahl zu bewirken, die gleich der Drehzahl der Antriebswelle (75) ist, und

– Mittel zum Wählen zwischen der Hochgeschwindigkeits- und Niedergeschwindigkeitseinrichtung,

dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel eine Hochgeschwindigkeitseinrichtung zum Antreiben der Windentrommel (80) mit einer ersten bestimmten Drehzahl bei einem ersten bestimmten Übersetzungsverhältnis und eine Niedergeschwindigkeitseinrichtung zum Antreiben der Windentrommel (80) mit einer zweiten bestimmten Drehzahl bei einem zweiten bestimmten Übersetzungsverhältnis umfasst, welche geringer als die erste Drehzahl ist, und dass die Hochgeschwindigkeitseinrichtung und die Niedergeschwindigkeitseinrichtung dafür ausgelegt sind, in Reaktion auf eine Drehung der Antriebswelle (75) in eine Richtung die Windentrommel (80) in dieselbe Drehrichtung zu drehen, wodurch eine Drehung der Windentrommel (80) mit einer Drehzahl bewirkt wird, die gleich der Drehzahl der Antriebswelle (75) ist.
Winde mit variabler Drehzahl nach Anspruch 1, wobei das Auswahlmittel ein Federsteuermittel zum Kompensieren einer Fehlausrichtung zwischen der Antriebswelle (75) und den Verbindungsmitteln umfasst. Winde mit variabler Drehzahl nach Anspruch 1, wobei die Niedergeschwindigkeitseinrichtung ein Räderuntersetzungsmittel umfasst, um die Antriebswelle (75) mit der Windentrommel (80) zu verbinden und zu bewirken, dass sich die Windentrommel (80) mit einer Drehzahl dreht, die geringer als die Drehzahl der Antriebswelle (75) ist. Winde mit variabler Drehzahl nach Anspruch 3,

wobei die Räderuntersetzungsmittel eine Planetengetriebeanordnung umfassen, die aufweist:

ein Hohlrad (84),

mehrere Planetenräder (83a bis 83c) zum Antrieb durch das erste Ende der Antriebswelle (75), während sie mit dem Hohlrad (84) in Eingriff stehen, und

mehrere Planetenradwellen (63a bis 63c), um die sich die Planetenräder (83a bis 83c) drehen, wobei jede der Planetenradwellen (63a bis 63c) mit der Windentrommel (80) verbunden ist.
Winde mit variabler Drehzahl nach Anspruch 4,

wobei die Hochgeschwindigkeitseinrichtung Mittel zur direkten Kopplung umfasst, um die Antriebswelle (75) mit der Windentrommel (80) zu verbinden, wobei die Mittel zur direkten Kopplung eine Koppelplatte (120) mit einander entgegengesetzten ersten und zweiten Seiten aufweisen und die Koppelplatte (120) umfasst:

eine mittige Öffnung (122), die durch die Mitte der Platte verläuft, welche verkeilt ist, um durch das erste Ende der Antriebswelle (75) angetrieben zu werden, und

mehrere umfangsseitige Öffnungen (124a bis 124c), die radial um die mittige Öffnung (122) angeordnet sind, wobei die Anzahl der umfangsseitigen Öffnungen mindestens so groß wie die Anzahl der Planetenradwellen ist und die Öffnungen von den Planetenradwellen beabstandet sind, so dass jede umfangsseitige Öffnung dazu angeordnet ist, eine umfangsseitige Welle aufzunehmen.
Winde mit variabler Drehzahl nach Anspruch 5, wobei die Mittel zum Wählen zwischen der Hochgeschwindigkeits- und Niedergeschwindigkeitseinrichtung Mittel zum Bewegen der Koppelplatte (120) zwischen einer ersten und einer zweiten Axialstellung relativ zur Antriebswelle (75) umfassen, wobei die mittige Öffnung (122) der Koppelplatte (120) mit dem ersten Ende der Antriebswelle (75) in Eingriff steht, wenn sie sich in der ersten Axialstellung befindet, und vom ersten Ende der Antriebswelle (75) gelöst ist, wenn sie sich in der zweiten Axialstellung befindet. Winde mit variabler Drehzahl nach Anspruch 6,

wobei die Mittel zum Bewegen der Koppelplatte (120) zwischen zwei Axialstellungen umfassen:

einen Kolben (126) mit einander entgegengesetzten ersten und zweiten Enden,

eine Kolbenfeder (130), die zwischen dem zweiten Ende des Kolbens und der Innenfläche des Gehäuses (76) zusammengedrückt angeordnet ist, wobei die Kolbenfeder (130) den Kolben (126) zur Koppelplatte (120) und Antriebswelle (75) drängt,

ein Lager (128), das zwischen dem ersten Ende des Kolbens und der zweiten Seite der Koppelplatte (120) angeordnet ist, wobei das Lager (128) eine freie Drehung der Koppelplatte (120) relativ zum ersten Ende des Kolbens zulässt,

Mittel zum Bewegen des Kolbens zwischen einer Haltestellung, die der zweiten Axialstellung der Koppelplatte (120) entspricht, und einer Freigabestellung, die der ersten Axialstellung der Koppelplatte (120) entspricht, und

mehrere Koppelplattenfedern (138a bis 138c), die zusammengedrückt zwischen den Planetenrädern (83a bis 83c) und der ersten Seite der Koppelplatte (120) angeordnet sind, wobei die Koppelplattenfedern (138a bis 138c) die Koppelplatte (120) von der Antriebswelle (75) weg drängen und die Koppelplattenfedern zusammen einen Federmodul haben, der geringer als der Federmodul der Kolbenfeder (130) ist.
Winde mit variabler Drehzahl nach Anspruch 7,

wobei das Auswahlmittel umfasst:

einen Hohlrad-Arretierstift (85), der über eine ausgefahrene Stellung und eine zurückgezogene Stellung verfügt, so dass das Hohlrad (84) arretiert ist, wenn der Hohlrad-Arretierstift (85) ausgefahren ist, und das Hohlrad (84) nicht arretiert ist, wenn der Hohlrad-Arretierstift (85) zurückgezogen ist, und

Mittel zum Bewegen des Kolbens (126) zwischen seinen Halte- und Freigabestellungen, wobei sich die Windentrommel (80) mit niedriger Drehzahl dreht, wenn das Hohlrad (84) arretiert ist und sich der Kolben (126) in seiner Haltestellung befindet, und sich die Windentrommel (80) mit hoher Drehzahl dreht, wenn das Hohlrad (84) nicht arretiert ist und sich der Kolben (126) in seiner Freigabestellung befindet, wobei die Windentrommel (80) arretiert ist, wenn das Hohlrad (84) arretiert ist und sich der Kolben (126) in seiner Freigabestellung befindet, und die Windentrommel (80) frei spult, wenn das Hohlrad (84) nicht arretiert ist und sich der Kolben (126) in seiner Haltestellung befindet.
Winde mit variabler Drehzahl nach Anspruch 8, wobei das Mittel zum Bewegen des Kolbens (126) einen mit einer Nockenfläche versehenen Hebel umfasst, der benachbart zum zweiten Ende des Kolbens angeordnet ist, wobei der mit einer Nockenfläche versehene Hebel zwischen einer Eingriffstellung zum Bewegen des Kolbens (126) in seine Freigabestellung, so dass sich die Koppelplatte (120) in ihre erste Axialstellung bewegt und mit dem ersten Ende der Antriebswelle (75) in Eingriff gerät, und einer Rückzugsstellung zum Bewegen des Kolbens (126) in seine Haltestellung bewegbar ist, so dass sich die Koppelplatte (120) in ihre zweite Axialstellung bewegt und vom ersten Ende der Antriebswelle (75) löst. Winde mit variabler Drehzahl nach Anspruch 8,

wobei das Mittel zum Bewegen des Kolbens (126) umfasst:

eine Direktantriebselektromagnetspule, die einen erregten und einen entregten Zustand aufweist, wobei die Elektromagnetspule angeschlossen ist, um den Kolben (126) in seine Haltestellung zu bringen, wenn sich die Elektromagnetspule in einem erregten Zustand befindet, und den Kolben (126) in seine Freigabestellung zu bringen, wenn sich die Elektromagnetspule in einem entregten Zustand befindet, und

einen Direktantriebsschalter zum selektiven Erregen und Entregen der Direktantriebselektromagnetspule.
Winde mit variabler Drehzahl nach Anspruch 8, die ferner Mittel zum Bewegen des Hohlrad-Arretierstifts (85) zwischen seiner ausgefahrenen und seiner zurückgezogenen Stellung umfasst. Winde mit variabler Drehzahl nach Anspruch 11, wobei das Mittel zum Bewegen des Hohlrad-Arretierstifts (85) einen mit einer Nockenfläche versehenen Hebel umfasst, der angeordnet ist, um den Stift (85) entsprechend der Stellung des Hebels zwischen seiner zurückgezogenen und seiner ausgefahrenen Stellung zu bewegen. Winde mit variabler Drehzahl nach Anspruch 11,

wobei das Mittel zum Bewegen des Hohlrad-Arretierstifts (85) umfasst:

eine Räderuntersetzungselektromagnetspule (148), die einen erregten und einen entregten Zustand aufweist, wobei die Elektroagnetspule angeschlossen ist, um den Arretierstift (85) in seine zurückgezogene Stellung zu bringen, wenn sich die Elektromagnetspule in einem erregten Zustand befindet, und den Arretierstift (85) in seine ausgefahrene Stellung zu bringen, wenn sich die Elektromagnetspule in einem entregten Zustand befindet, und

einen Getriebeuntersetzungsschalter zum selektiven Erregen und Entregen der Direktantriebselektromagnetspule.






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