DE3010019C2

DE3010019C2 - Überlastschutz für Motoren, Wellen usw.

Info

Publication number: DE3010019C2
Application number: DE3010019A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dieter 4300 Essen Eller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-29
Filing date: 1980-03-15
Publication date: 1982-05-06
Also published as: US4282776A; DE3010019A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Überlastschutz für Motoren, Wellen usw. mit einem Planetengetriebe, wobei das Planetengetriebe ein Sonnenrad, mehrere Planetenräder, einen Planetenradträger, ein Hohlrad und ein Getriebegehäuse aufweist, das Sonnenrad mit einer Antriebswelle und der Planetenradträger mit einer Abtriebswelle verbunden sind, das Hohlrad in dem Getriebegehäuse gelagert ist und eine Übertragungseinrichtung und ein Überlastschalter vorgesehen sind, wobei bei Überschreiten einer bestimmten Verschwenkung des Hohlrades gegenüber dem Getriebegehäuse der Überlastschalter über die Übertragungseinrichtung betätigt wird.

Überlastschutz für Motoren, Wellen usw. ist seit langem und in verschiedenen Ausführungsformen aus der Praxis bekannt. Aus der Praxis bekannt ist insbesondere auch der Überlastschutz mit einem Planetengetriebe, der zuvor gegenständlich beschrieben worden ist. Um die Funktionsweise des bekannten Oberlastschut7.es, von dem die Erfindung ausgeht, erläutern zu können, ist es zunächst notwendig, die Funktionsweise eines Planetengetriebes kurz zu erläutern:

Bei einem Planetengetriebe wird das Sonnenrad über die Antriebswelle von einem Motor, beispielsweise von einem Elektromotor, angetrieben und wird das Hohlrad im Getriebegehäuse festgehalten. Dementsprechend drehen sich der Planetenradträger und die mit dem Planetenradträger verbundene Abtriebswel'e in der

ίο gleichen Richtung wie die Antriebswelle und das damit verbundene Sonnenrad. Da die Planetenräder sich hierbei im Hohlrad abwälzen, drehen sich die Planetenträger und die damit verbundene Antriebswelle langsamer als die \ntriebswelle und das damit

is verbundene Sonnenrad. Das Untersetzungsverhältnis ist gleich dem Verhältnis der Durchmesser von Sonnearad und Hohlrad. (Grundsätzlich können natürlich auch die Funktionen von Antriebs- und Abtriebswelle vertauscht sein.)

Je nach der Belastung der Abtriebswelle wird über das Planetengetriebe ein unterschiedliches Drehmoment übertragen. Dieses Drehmoment wirkt innerhalb des Planetengetriebes auch auf das Hohlrad, das dieses als Widerlager für die Abrollbewegung der Planetenrä der dient Diese Tatsache wird im Rahmen des bekannten Überlastschutzes ausgenutzt

Bei dem bekaoaten Überlastschutz, von dem die Erfindung ausgeht, ist das Hohlrad nicht ortsfest in dem Getriebegehäuse gelagert, sondern um einen bestimm ten Winkel in beiden Richtungen aus seiner Ruhelage verschwenkbar. Normaleiweise ist das Hohlrad in seiner Ruhelage vermittels eines in eine Ausnehmung auf der Außenseite des Hohlrades radial eingreifenden Blockierstiftes gehalten. Überschreitet das am Hohlrad angreifende Drehmoment in der einen oder anderen Richtung einen bestimmten Wert, so wird der Blockierstift gegen die Kraft eines Federelementes radial aus der Ausnehmung herausgedrückt; der Blockierstift betätigt dabei als Übertragungseinrichtung

den Überlastschalter. Über den Uberlastschalter wird dabei eine geeignete Überlastmaßnahme ausgelöst, beispielsweise der Elektromotor abgeschaltet, eine

Bremsvorrichtung ausgelöst od. dgl. Bei dem bekannten Überlastschutz ist unabhängig

von der Drehrichtung von Antriebs- und Abtriebswelle und unabhängig von der Drehmomentflußrichtung stets nur ein und dieselbe Überlastmaßnahme auslösbar. In dieser Hinsicht ist der bekannte Überlastschutz noch verbesserungsbedürftig, so daß der Erfindung die

Aufgabe zugrunde liegt, einen Überlastschutz anzugeben, bei dem drehrichtungsabhängig und drehmomentflußrichtungsabhängig unterschiedliche Überlastmaßnahmen auslösbar sind. Es ist im übrigen noch ein Planetengetriebe bekannt (vgl. die GB-PS 10 58 060), bei dem das Hohlrad in dem Getriebegehäuse um einen bestimmten Winkel in beiden Richtungen schwenkbar gelagert ist. Hier weist das Hohlrad an einander diametral gegenüberliegenden Punkten auf seinem äußeren Umfang radial abragende Zapfen auf. Diese Zapfen wirken mit hydraulischen Zylindef-Kölben-Afiöfdflungen am Getriebegehäuse so zusammen, daß ein am Hohlrad angreifendes Drehmoment abgefangen wird. Dadurch werden ungewollte Drehmomentschwankungen und bei einem Drehrich-

Aj tungswechsel der Antriebsmaschine auftretende Drehmomentändarungen federnd abgefangen. Ein Überlastschutz ist bei diesem Planetengetriebe nicht vorgesehen und nicht offenbart.

Der erfindungsgemäße Überlastschutz, bei dem die voranstehend aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit der Übertragungseinrichtung zusammenwirkende Überlastschalter vorgesehen sind, die je nach der Richtung der Verschwenkung des Hohlrades vermittels der Übertragungseinrichtung betätigt werden. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß eine erhebliche Verbesserung des Überlastschutzes dadurch erreichbar ist, daß die Auslösung eines Überlastsignales nicht nur von der Überlastung als solcher, sondern auch von der Drehrichtung von Antriebs- und Abtriebswelle sowie von der Flußrichtung des Drehmoments abhängig ist Eine solche drehrichtungsabhängige und drehmomentflußrichtungsabhängige Auslösung hat eine Vielzahl von ι s Vorteilen.

Geht man zunächst davon aus, daß allein eine plötzliche Belastung bzw. ein plötzliches Blockieren der Abtriebswelle als (auf den Motor wirkende) Überlastung in Frage kommt, so läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Überlastschutz ohne weiteres zwischen Rechts- und Linkslauf von An'riebs- und Abtriebswelle unterscheiden, da jeweils nur der dementsprechende Überlastschalter betätigt wird. Je nachdem, welcher Überlastschalter betätigt worden ist, können unterschiedliche Überlastmaßnahmen ausgelöst werden, so daß der erfindungsgemäße Überlastschutz leicht unterschiedlichen Anforderungen angepaßt werden kann. Geht man andererseits davon aus, daß die Drehrichtung von Antriebs- und Abtriebswelle vorgegeben ist, so ist es bei dem erfindungsgemäßen Überlastschutz ohne weiteres möglich zu unterscheiden, ob eine antriebsseitige oder eine abtriebsseitige Überlastung vorliegt Damit ist also eine Unterscheidung hinsichtlich der Drehmomentflußrichtung möglich. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn abtriebsseitig eine Schwungscheibe od. dgl. unter Umständen weiter durchdrehen würde, falls sie nicht abgebremst würde.

Die Auslöseschwelle des Überlastschutzes läßt sich ohne weiteres, wie an sich bekannt, durch elastisch oder unelastisch wirkende Bremselemente für das Hohlrad einstellen oder auch über die Übertragungseinrichtung vorgeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Überlastschutz besteht in der zuvor erläuterten Ausführung ein großer Vorteil darin, daß zum Rückstellen der Hohlrades in seine Ruhelage nach zuvor erfolgter Auslösung eines Überlastsignales ohne weiteres auf das Hohlrad ein sehr hohes Drehmoment ausgeübt werden kann — kurzzeitige Überlastung der Antriebs- bzw. Abtriebswclle in Gegenrichtung —, ohne daß eine erneute Auslösung eines Überlastsignales erfolgt

Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Verwirklichung der erfindungsgemäßen Lehre ergibt sich dadurch, daß die Übertragungseinrichtung einen am Hohlrad vorgesehenen Zahnkreisbogen, ein mit dem Zahnkreisbogen kämmendes Zahnrad, eine mit dem Zahnrad gekuppelte Übertragungswelle und ein mit der Übertragungswelle schwenkbares Betätigungsorgan aufweist. Bei dem so ausgestalteten Überlastschutz wird eine Schwenkbewegung des Hohlfades über den Zahnkreisbogen und das mit dem Zahnkreisbogen kämmende Zahnrad, beispielsweise ein Kegelrad, in eine Schwenkbewegung der Übertragungswelle umgesetzt. Je nach der Schwenkrichtung der Ubertragungswelle wird übet das mit der Übertragungswelle gekuppelte Betätigungsorgan, beispielsweise einen Schwenkhebel oder einen Exzenter, einer der Überlastschalter betätigt Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß je nach der Übersetzung zwischen dem Zahnkrmsbogen und dem mit dem Zahnkreisbogen kämmenden Zahnrad schon eine sehr kleine Verschwenkung des Hohlrades zu einer erheblichen Verschwenkung des Betätigungsorganes und damit zur Betätigung eines der Überlastschalter führen kann Selbstverständlich kann auch bei dieser Übertragungseinrichtung ein Federelement vorgesehen sein, das in Abstimmung auf die Schwenkbewegung der Übertragungswelle beispielsweise als Torionsstab ausgebildet sein kann.

Eine besonders elegante Möglichkeit zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Überlastschutzes ergibt sich dann, wenn die Übertragungseinrichtung ein an dem Hohlrad umfangsseitig angeordnetes Beeinflussungselement aufweist und die Überlastschalter als berührungslos betätigbare Schaltgeräte ausgeführt sind. Das Getriebegehäuse kann hier nach außen hin vollständig geschlossen sein, es muß nur nach Materialauswahl bzw. Materialstä , e so ausgeführt sein, daß eine Lageveränderung des Beeir.tiussungseiementes innerhalb des Getriebegehäuses zu einer Betätgung des einen oder des anderen Überlastschalters führen kann. Als Beeinflussungselement kann ganz einfach am Hoh!*ad ein Ansatz oder eine Aufweitung vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn als Beeinfiussungselement ein Permanentmagnet vorgesehen ist und die Überlastschalier als Reed-Relais ausgeführt sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 in schema tischer Darstellung und im Schnitt ein Ausführungsbeispiel eines Überlastschutzes mit einem Planetengetriebe,

F i g. 2 ausschnittsweise und in schematicher Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines Überlastschutzes,

F i g. 3 ausschnittsweise und in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines Überlastschutzes,

F i g. 4 ausschnittsweise und in schematischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel eines Überlastschutzes und

F i g. 5 ausschnittsweise und in schematischer Darstellung ein viertes Ausführungsbeispiel eines Überlastschutzes.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Überlastschutz mit einem Planetengetriebe 1. Das Planetengerriebe 1 besteht aus einem Sonnenrad 2, Planetenrädern 3, einem Planetenradträger 4, einem Hohlrad 5 und einem Getriebegehäuse 6. Das Sc inanrad 2 ist mit einer Antriebswelle 7, der Planetenradträger 4 mit einer Abtriebswelle 8 verbunden. Das Höhlt ad 5 ist in dem Getriebegehäuse 6 gelagert und um einen kleinen Winkel aus seiner Ruhelage heraus schwenkbar, und zwar je nach dem auf das Hohlrad 5 ausgeübten Drehmoment. Bei Überschreiten einer bestimmten Verschwenkung des Hohlrades 5 gegenüber dem Getriebegehäuse 6 ist ein Überlastsignal auslösbar.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen nun jeweils Ausführungsbeispiele eines Überlastschutzes, denen gemeinsam ist, daß eine Übertragungseinrichtung 9 und zwei mit der Übertragungseinrichtung 9 zusammenwirkende Überlastschalter 10, 11 vorgesehen sind, die je nach der Richtune der Verschwenkung des Hohlrades 5 vermit-

tels der Übertragungseinrichtung 9 betätigt werden.

Hinsichtlich der Ausgestaltung des Überlastschutzes gibt es verschiedene Möglichkeiten. Zunächst kann die Übertragungseinrichtung einen mit dem Hohlrad formschlüssig gekuppelten Übertragungszapfen aufweisen. Dieser Übertragungszapfen kann beispielsweise als im Getriebegehäuse gelagerter Kipphebel ausgeführt sein, wobei das eine Ende des Übertragungszapfens formschlüssig mit dem Hohlrad gekuppelt ist. während das andere Ende je nach Verschwenkung des Hohlrades mit dem einen oder dem anderen der Überlastschalter in Berührung kommt. Der Übertragtingszapfen kann andererseits ebensogut fest an dem Hohlrad ;inge schweißt, angelötet oder sonstwie befestigt sein. Schließlich ist es auch möglich, den Übertragungszapfen als mit einer Ausnehmung im Hohlrad zusammenwirkenden Blockierstift auszubilden, wobei allerdings hier eine tangentiale Beweglichkeit anstelle der bekannten radialen Beweglichkeit gewährleistet sein muß. Um den Übertragungszapfen und ggf. auch das gesamte Hohlrad normalerweise sicher in der Ruhelage zu halten, kann ein an dem Übertragungszapfen angreifendes Federelement vorgesehen sein. Die Ruhelage des Hohrades und des Übertragungszapfens entspricht dabei praktischerweise auch der Ruhelage des Federelements, es sei denn, daß drehrichtungsspezifisch eine unterschiedliche hohe Auslöseschwelle gewünscht wird. Bei einem als Schraubenfeder ausgeführten Federelement erfolgt beispielsweise bei einer Verschwenkung in der einen Richtung eine Druckbeanspruchung und bei einer Verschwenkung in der anderen Richtung eine Zugbeanspruchung. Eine besondf""s zweckmäßige Konstrukiion ergibt sich schließlich, wenn die Übertragungseinrichtung zwei in der Schwenkebene des Hohlrades angeordnete und einander entgegenwirkende Federelemente aufweist. Diese Federelemente sind jedes für sich praktischerweise in einem am Getriebegehäuse befestigten Lagerelement gelagert und jeweils über ein Führungselement mit dem Übertragungszapfen verbunden. Über ggf. zusätzlich vorgesehene Einstellvorrichtungen läßt sich die Federkraft jedes der Federelemente einstellen, so daß unterschiedliche Auslöseschwellen gewährleistet sein können.

Bei den in den F i g. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen weist die Übertragungseinrichtung 9 einen mit dem Hohlrad 5 formschlüssig gekuppelten Übertragungszapfen 12 auf. an den zwei in der Schwenkebene des Hohlrades 5 angeordnete und einander entgegenwirkende Federelemente 13 eingreifen. Die Federelemente 13 sind in Lagerelementen 14 am Getriebegehäuse 6 gelagert und über Führungselemente 15 geführt. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Federelemente 13 als Schraubenfedern ausgeführt. Einstellvorrichtungen 16 in Forrr· von auf den Führungselementen 15 laufenden Einstellmuttern dienen der Einstellung der Federkraft der Federelemente 13. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Übertragungszapfen 12 im übrigen fest an dem Hohlrad 5 angeschweißt während bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Übertragungszapfen 12 als Blockierstift ausgeführt ist, der in eine entsprechend geformte Ausnehmung 17 auf der Außenseite des Hohlrades 5 eingreift.

Bei dem in F i g. 4 gezeigten Ausführungbeispiel weist die Übertragungseinrichtung 9 einen am Hohlrad 5 vorgesehenen Zahnkreisbogen 18, ein mit dem Zahnkreisbogen 18 kämmendes Zahnrad 19. eine mit dem Zahnrad 19 gekuppelte Übertragungswelle 20 und ein mit der Übertragungswelle 20 gekuppeltes Betätigungsorgan 21 auf. Eine Verschwenkung des Hohlrades 5 führt nach Maßgabe des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Zahnkreisbogen 18 und dem Zahnrad 19 zu einer Schwenkbewegung der Übertragungswelle 20 und des Betätigungsorganes 21. Das Betätigungsorgan 21 ist hier als Schwenkhebel ausgeführt und wirkt auf die seitlich der Übertragungswelle 20 angeordneten Überlastschalter 10 bzw. 11.

Wenn, wie bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel angedeutet, die Übertragungseinrichtung 9 im wesentlichen außerhalb des Getriebegehäuses 6 angeordnet ist, so kann eine druckdichte Durchführung des Übertragungszapfens 12 durch das Getriebegehäuse 6 notwendig sein. Entsprechendes gilt natürlich für die Durchführung der Übertragungswelle 20 durch das Getriebegehäuse 6. wobei sich die Durchführung der Übertragungswelle 20 leichter gestaltet als die des Übertragungszapfens 12. Dichtungsprobleme vermeidet man überhaupt, wenn die Übertragungseinrichtung 9 und die Überlastschalter 10, 11, wie in dem Ausführungsbeispiel in F i g. 3 dargestellt, innerhalb des Getriehegehäuses 6 angeordnet sind. In diesem Fall müssen nur Ausgangsleitungen von den Überlastschaltern 10, 11 aus dem Getriebegehäuse 6 herausgeführt werden.

Bei dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Übertragungseinrichtung 9 ein an dem Hohlrad 5 umfangsseitig angeordnetes Beeinflussungselement 22 auf und sind die Überlastschalter 10 bzw. 11 als berührungslos betätigbare Schaltgeräte geführt. Im einzelnen ist als Beeinflussungselement 22 ein Permanentmagnet vorgesehen und sind die Überlastschalter 10,11 als Reed-Relais ausgeführt.

Schließlich ist es ohne weiteres möglich, mehrere mit der Übertragungseinrichtung zusammenwirkende Überlastschalter vorzusehen und so anzuordnen, daß sie mit wachsender Verschwenkung des Hohlrades in der einen oder der anderen Richtung nacheinander betätigbar sind. Dadurch können verschiedene Überlastmaßnahmen ausgelöst werden, beispielsweise zunächst jeweils ein Warnsignal und dann jeweils eine Abschaltung.

F i g. 5 zeigt ein solches bevorzugtes Ausführungsbeispiel, als mehrere mit der Übertragungseinrichtung 9 (dem Beeinflussungselement 22) zusammenwirkende Überlastschalter 10, 11, 23, 24 vorgesehen und so angeordnet sind, daß sie mit wachsender Verschwenkung des Hohlrades 5 nacheinander betätigt werden. Über die inneren Oberlastschalter 10, 11 kann dabei beispielsweise als Überlastmaßnahme erster Stufe ein Alarmsignal ausgelöst werden, während über die äußeren Überlastschalter 23,24 als Überlastmaßnahme zweiter Stufe beispielsweise die Abschaltung eines mit der Antriebswelle 7 verbundenden Elektromotors oder die Abbremsung einer mit der Abtriebswelle 8 verbundenen Schwungscheibe ausgelöst werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Oberlastschutz für Motoren, Wellen usw. mit einem Planetengetriebe, wobei das Planetengetriebe ein Sonnenrad, mehrere Planetenräder, einen Planetenradträger, ein Hohlrad und ein Getriebegehäuse aufweist, das Sonnenrad mit einer Antriebswelle und der Planetenradträger mit einer Abtriebswelle verbunden sind, das Hohlrad in dem Getriebegehäuse gelagert ist und eine Übertragungseinrichtung und ein Oberlastschalter vorgesehen sind, wobei bei Oberschreiten einer bestimmten Verschwenkung des Hohlrades gegenüber dem Getriebegehäuse der Oberlastschalter über die Übertragungseinrichtung betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit der. Übertragungseinrichtung (9) zusammenwirkende Überlastschalter (10, 11) vorgesehen sind, die je nach der Richtung der Verschwenkung des Hohlrades (5) vermittel? der Übertragungseinrichtung (9) betätigt werden.

2. Überlastschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung (9) einen am Hohlrad (5) vorgesehenen Zahnkreisbogen (18), ein mit dem Zahnkreisbogen kämmendes Zahnrad (19), eine mit dem Zahnrad gekuppelte Übertragungswelle (20) und ein mit der Übertragungswelle schwenkbares Betätigungsorgan (21) aufweist

3. Überlastschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung (9) ein an dtm Hohlrad (5) umfangsseitig angeordnetes Beeinflussungsdiment ,'22) aufweist und die Überlastschalter (10, il) als berührungslos betätigbare Schaltgeräte ausgeführt s' td.

4. Überlastschutz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Beeinflussungselement (22) am Hohlrad (5) ein Ansatz oder eine Aufweitung vorgesehen ist

5. Überlastschutz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Beeinflussungselement (22) ein Permanentmagnet vorgesehen ist und die Überlastschalter (10,11) als Reed-Relais ausgeführt sind.