DE3133819A1 - Kupplung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ganz allgemein eine Kupplung zur Verbin-
• dung zweier Wellen und insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, eine Kupplung zur Antriebsübertragung an einen Förderer.
• Herkömmlicherweise erfolgt der Antrieb von Kettenkratzerförderern, wie sie im allgemeinen beispielsweise im Bergbau eingesetzt werden, von einem Elektromotor an ein Getriebe über eine Flüssigkeitskupplung, um die Auswirkung der Motorbelastung beim Anfahren des Förderers zu dämpfen, da die verwendeten Elektromotore beim Einschalten sofort ihre Nenndrehzahl erreichen. Bei den heitigen Forderungen nach erhöhter Förderleistung werden Elektromtore mit stärkerer Leistung verwendet, doch ergeben sich hierbei Probleme, eine Uberhitzung der Flüssigkeitskupplungen ausreichend zu verhindern. Wenn außerdem der Elektromotor abgeschaltet wird, hat, obwohl die Eigenreibung in einem Kettenkratzerförderer denselben nach wenigen Metern zum Stillstand kommen läßt, und zwar unabhängig davon, ob der Förderer leer oder beladen ist, der zunehmende Einsatz von Brechern zum Zerkleinern des Abbaugutes dazu geführt, daß für den Förderer Bremseinrichtungen vorgesehen werden, durch welche der Förderer praktisch gleichzeitig mit dem Abschalten der Stromversorgung des Elektromotors angehalten werden kann.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Kupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche alle an eine derartige Kupplung zu stellenden Anforderungen erfüllt und die bei den bisher üblichen Flüssigkeitskupplungen auftretenden Schwierigkeiten ausschaltet.
• Gekennzeichnet ist eine erfindungsgemäße Kupplung zur Verbindung zweier Wellen für den Einbau zwischen einem Elektromotor und einem Getriebe, bestehend aus einem starren Gehäuse mit einer darin verdrehbar gelagerten Eingangswelle, und einer ebenfalls darin verdrehbar gelagerten Ausgangswelle, welche über eine hydraulisch betätigbare Mehrscheibenkupplung mit der Eingangswelle verbindbar ist und außerdem einige Elemente einer Mehrscheibenbremse trägt, deren andere Elemente am Gehäuse angeordnet sind, wobei die durch Federkraft in Betriebslage beaurschlagte Bremse hydraulisch lösbar ist, im wesentlichen dadt h, daß eine Gleichdruckpumpe zur Erzeugung des Hydraulikdruckes für Kupplung und Bremse entsprechend der zur Kupplungs- und Bremsbetätigung benötigten Druckmittelmenge vorgesehen ist, wobei die Fördermenge der Pumpe automatisch auf die jeweilige Anforderung eingestellt ist, und daß wenigstens ein Steuerventil vorgesehen ist, durch welches der Zustrom des Hydrauliköls zum Arbeitskreis steuerbar ist.
• Bei einer derartigen Ausbildung einer Kupplung entfällt die dringende Notwendigkeit von irgendwelchen Flüssigkeitskupplungen, da die Kupplung durch geeignete Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit allmählich eingelegt werden kann, sodaß der Elektromotor allmählich belastet wird, während der Einbau einer Bremse gewährleisten kann, daß die Bremse durch die elektrischen Steuerventile sofort beim Abschalten des Elektromotors wirksam wird. Außerdem entsteht keine unnötige Wärme dadurch daß überschüssiger Flüssigkeitsdruck abgebaut werden muß, da ein derartiger Drucküberschuß nicht erzeugt wird.
• Im einzelnen verlaufen die Eingangswelle und die Ausgangswelle vorzugsweise koaxial. Die Eingangswelle kann eine mittige Aushöhlung aufweisen, in welche eine Abtriebswelle eines Elektromotors einschiebbar ist, während die Ausgangswelle ebenfalls eine mittige Aushöhlung zur Aufnahme einer Eingangswelle des Getriebes aufweisen kann. Eine Innenfläche der Eingangswelle neben der Ausgangswelle kann eine umlaufende Vertiefung aufweisen, in welcher ein Kolbenring teilweise angeordnet ist, welcher bei Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit zur Vertiefung derart verschiebbar ist, daß die Kupplung betätigbar ist, indem Friktionsscheiben an einem Ansatz der Eingangswelle mit mehreren, in axialen Abständen auf der Ausgangswelle angeordneten Ringscheiben, zwischen welche die Friktionsscheiben greifen, in Kontakt bringbar sind. Die umlaufende Vertiefung ist zweckmäßigerweise mit einer hydraulischen Dichtung versehen, welche mit ihrer einen Seite am Kolbenring anliegt und deren andere Seite durch die Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar ist. Vorzugsweise wird die Kupplung durch Federkraft in Ausrücklage beaufschlagt, und zur Überwindung dieser Federkraft ist der Hydraulikdruck erforderlich, bevor ein Antrieb möglich ist. Im einzelnen können in einem Ansatz der Eingangswelle ine Anzahl von über den Umfang verteilten Taschen ausgebildet sein, in denen auf den Kolbenring wirkende Spiraldruckfedern angeordnet sind.
• Für die Bremse kann eine Anzahl von Spiraldruckfedern in einer Anzahl von in einem Teil des Gehäuses über den Umfang verteilten Taschen vorgesehen sein, während im Gehäuse befestigte Bremsscheiben aus Reibungsmaterial zwischen mehrere in axialen Abständen auf der Ausgangswelle befestigte Ringscheiben greifen.
• Ein gegenüber dem Gehäuse hydraulisch verschiebbarer Kolben ist vorgesehen, durch dessen Verschiebung in einer ersten Richtung die Spiralfedern zusammendrückbar sind und dadurch die Bremse ausschaltbar ist, während bei Abschalten des Hydraulikdruckes auf den Kolben die Federn entlastbar sind, wodurch die Bremse eingeschaltet wird. Als Hydraulikflüssigkeit wird vorzugsweise eine feuerhemmende Flüssigkeit verwendet Zur Erleichterung der Herstellung und des Zusammen} les können die Elemente sowohl der Kupplung wie der Bremse jeweils an Planscheiben sitzen, welche mittels Treibstiften auf der Eingangswelle bezw. der Ausgangswelle befestigt sind.
• Zwischen der Mehrscheibenkupplung und der Mehrscheibenbremse kann ein Schleifring vorgesehen werden, welcher ein Kühlmittel in Umlauf bringt.
• Bei den Steuerventilen kann es sich um elektrisch oder hydraulisch betätigte Ventile handeln, wodurch sie fernbetätigbar sind.
• Die elektrische Betätigung ist dabei insbesondere für die Bremse geeignet. Vorzugsweise sind die Ventile auch eigensicher oder explosionsgeschützt.
• Zweckmäßigerweise erfolgt die Zufuhr von Hydrauliköl zur Bremse und Kupplung von einer im Gehäuse enthaltenen Pumpe, welche von einem Antriebsritzel angetrieben wird, welches mit einem auf der Eingangswelle sitzenden Zahnradring kämmt. Die gleiche Pumpe kann auch den Umlauf der Kühlflüssigkeit für Kupplung und Bremse besorgen.
• Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen anhand einiger in der beiliegenden Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert; es zeigt Fig.l einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kupplung in Antriebsposition, in schematischer Darstellung; Fig.2 die gleiche Kupplung in Bremsposition; Fig.3 Einzelheiten der Pumpe aus Fig.1 und 2; und Fig.4 eine abgewandelte Schaltung der Pumpe.
• Die in der Zeichnung dargestellte Kupplung 1 ist im Betrieb zwischen einem Elektromotor 2 und einem Getriebe 3 angeordnet.
• Die Kupplung 1 besitzt ein starres Gehäuse 4, in welchem eine Eingangswelle 5 und eine Ausgangswelle 6 koaxial zueinander verdrehbar gelagert sind. Die Eingangswelle 5 besitzt eine mittige Aushöhlung 7 zur Aufnahme einer Abtriebswelle 8 des Elektromotors 2, welche durch Splinte gesichert werden kann, während die Ausgangswelle 6 in gleicher Weise eine mittige Aushöhlung 9 besitzt, in welche ein Triebling 10 des Getriebes 3 eingeschoben werden kann.
• Die kraftschlüssige Verbindung der Eingangswelle 5 mit der Ausgangswelle 6 bezw. die Lösung der beiden Wellen voneinander wird durch Betätigung bezw. Lösung einer hydraulisch betätigten Mehrscheibenkupplung 11 erreicht. Im einzelnen ist in einer Innenfläche 12 der Eingangswelle 5 neben der Ausgangswelle 6 eine umlaufende Vertiefung 13 ausgebildet, welche ein Ringteil 14 eines Kolbenringes 15 gleitend beherbergt, welcher Fingeransätze 16 trägt, die der Einwir;-ung einer Anzahl von Spiraldruckfedern 17 unterliegen, welche die Kupplung in Ausrüclage beaufschlagen.
• Jede dieser Federn 17 sitzt in einer von mehreren über den Umfang eines Ansatzes 19 der Eingangswelle 5 verteilten Taschen 18. Der Ansatz 19 trägt außerdem mehrere Scheiben 20 aus Reibungsmaterial als Teil der Kupplung 11, wobei diese Scheiben zwischen mehrere Ringscheiben 21 greifen, welche auf der Ausgangswelle 6 befestigt sind.
• Um sicherzustellen, daß gleichzeitig mit dem Abschalten des Elektromotors 2 die Bremswirkung eintritt, ist in der Kupplung 1 außerdem eine Mehrscheibenbrense 22 vorgesehen. Einige Elemente in Form von mehreren Ringscheiuen 23 sitzen auf der Ausgangswelle 6, während Scheiben 24 aus Reibungsmaterial zwischen die Ringscheiben 23 greifen und am Gehäuse 4 befestigt sind. Letzteres besitzt außerdem mehrere im Umfang verteilte Taschen 25S welche jeweils eine Spiraldruckfeder 26 aufnehmen, die auf einen Kolben 27 einwirken, um die Bremse einzulegen. Durch Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu einer Kammer 28 ist der Kolben 27 entgegen der Wirkung der Feder 26 gegenüber dem Gehäuse 4 verschiebbar.
• Druckflüssigkeit z.B. Hydrauliköl für die Kupplung 11 und die Bremse 12 wird durch einen Arbeitskreis 39 zugeführt, welcher eine Pumpe 31, vorzugsweise eine Taumelscheibenpumpe, auSweist5 welche innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet ist und ein Antriebsritzel 32 besitzt, welches mit einem Zahnradring 33 auf dem Ansatz 19 der Eingangswelle 5 kämmt. Der Arbeitsreis 39 besitzt außerdem Rohrleitungen 29 und 30 zur Kupplung bezw. Bremse und zu den Lagern. Eine Pumpendruckleitung D4 ist mit einem Solenoidbetätigten Ventil 35 verbunden, von welchem eine Leitung 36 zur Kupplung 11, eine Leitung 37 zur Bremse 22 und eine RückSlußleitung 38 zu einem DruclamitteltanK führt. Die Pumpe 31 besitzt eine Eingangswelle 40, auf welcher das Antriebsritzel 92 befestigt ist, und ihre Leistung ist einstellbar. Ihr Steuerkreis 41 besitzt ein Drucksteuerventil 42 in Form eines Trommelventils, welches über eine Einstellschraube einstellbar ist, um den Druck einzustellen, bei welchem die Pumpe 31 automatisch ihre Förderleistung erhöht oder verringert, und zwar durch geeignete Veränderung des Taumelscheibenwinkelbei einer Taumelscheibenpumpe, bis der eingestellte Druck erreicht ist. Wenn der Elektromotor 2 allerdings umschaltbar ist, dann sind, wie dies in Fig.4 dargestellt ist, vier Rückschlagventile 43 im Arbeitskreis 39 eingebaut, sodaß die Pumpe 31 Öl von der gleichen Quelle ansaugen und durch die gleiche Drucl-leitung abgeben kann, unabhängig von der Drehrichtung des Motors 2, wobei das Öl zusätzlich durch einen Filter 44 geleitet wird.
• Unter Antriebsbedingungen, d.h. bei eingeschalteter Kupplung, wie dies in Fig.1 dargestellt ist, erfolgt die Steuerung der Druckflüssigkeit durch das ßolenoidventil 35. Nach dem Einschalten des Elektromotors erreicht dieser sehr schnell seine Drehzahl und ein Zeitgeber, welcher als Frühstartwarnung für das Personal dient, wird ausgelöst, wobei der Zeitgeber eventuell das Solenoid 35 erregt, um über die Hydraulikflüssigkeit die Kupplung 11 einzulegen und die Bremse 22 zu lösen. Die Hacraulikflüssigkeit beider Elemente wirkt dabei gegen die WirKung ihrer jeweiligen Spiraldruckfedern. Beim Abschalten der Stromzufuhr zum Elektromotor 2 steht die Pumpe 31 nicht sofort still, sondern durch Entregung des Solenoidventils 35 kann der Druck beim Abschalten des Motors sofort in der Leitung 37 entspannt werden, wodurch die bremse 22 sofort wirkt. In der in Fig.2 dargestellten Isremsposition werden die Kupplung 11 und die Bremse 22 druckentlastet, wodurch die Bremsfedern 26 wirksam werden können, um die Bremse einzuschalten, und di Kupplungsfedern 17 ebenfalls wirksam werden können, um die Scheiben 20 und 21 voneinander zu lösen.

Claims (19)

Kupplung. Patentansprüche.

1. Kupplung zur Verbindung zweier Wellen für den Einbau zwischen einem Elektromotor und einem Getriebes bestehend aus einem starren Gehäuse mit einer darin verdrehbar gelagerten Eingangswelle, und einer ebenfalls darin verdrehbar gelagerten Ausgangswelle, welche über eine hydraulisch betätigbare Mehrscheibenkupplung mit der Eingangswelle verbindbar ist und außerdem einige Elemente einer Mehrscheibenbremse trägt, deren andere Elemente am Gehäuse angeordnet sind, wobei die durch Federkraft in Betriebslage beauS-schlagte Bremse hydraulisch lösbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Gleichdruckpumpe (31) zur Erzeugung des Hydraulikdruckes für Kupplung (11) und Bremse (22) entsprechend der zur Kupplungs- und Bremsbetätigung benötigten Druckmittelmenge vorgesehen ist, wobei die Fördermenge der Pumpe automatisch auf die jeweilige Anforderung eingestellt ist, und daß wenigstens ein Steuerventil (35) vorgesehen ist, durch welches der Zustrom des Hydrauliköls zum Arbeitskreis (39) steuerbar ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (31) als Taumelscheibenpumpe ausgebildet ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (31) einen den Flüssigkeitsdruck feststellenden und die Pumpenförderleistung entsprechend einstellenden Sensor aufweist.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor die Form eines Steuerventils (42) besitzt, welches auf unterschiedliche Betriebsbedingungen einstellbar ist.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangswelle (5) und Ausgangswelle (6) koaxial sind.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (5) eine mittige Aushölung (7) aufweist, in welche eine Abtriebswelle (8) eines Elektromotors (2) einsteckbar ist.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle (6) eine mittige Aushölung (9) zur Aufnahme einer Eingangswelle (10) des Getriebes (3) aufweist.

8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenfläche (12) der Eingangswelle (5) neben der Ausgangswelle (6) eine umlaufende Vertiefung (13) aufweist, in welcher ein Kolbenring (14) teilweise angeordnet ist, welcher bei Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit zur Vertiefung derart verschiebbar ist, daß die Kupplung (11) betätigbar is , indem Friktionsscheiben (20) an einem Ansatz (19) der Eingangswelle (5) mit mehreren, in axialen Abständen auf der Ausgangswelle (6) angeordneten Ringscheiben (21), zwischen welche die Friktionsscheiben greifen, in Kontakt bringbar sind.

9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Vertiefung (13) mit einer hydraulischen Dichtung versehen ist, welche mit ihrer einen Seite am Kolbenring (14) anliegt und deren andere Seite durch die Hydraulikflüssigkeit beaurschlagbar ist.

10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung durch Federkraft in Ausrücklage beaufschlagt ist und zur Überwindung dieser Federkraft ein Hydraulikdruck erforderlich ist, bevor ein Antrieb möglich ist.

11. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Ansatz (19) der Eingangswelle (5) eine Anzahl von über den Umfang verteilten Taschen (18) ausgebildet sind, in denen auf den Kolbenring (14) wirkende Spiraldruckfedern (17) angeordnet sind.

12. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (22) eine Anzahl von Spiraldruckfedern (26) in einer Anzahl von in einem Teil des Gehäuses (4) über den Umfang verteilten Taschen (25) aufweist, während im Gehäuse befestigte Bremsscheiben (24) aus Reibungsmaterial zwischen mehrere in axialen Abständen auf der Ausgangswelle (6) befestigte Ringscheiben (23) greifen.

13. Kupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegenüber dem Gehäuse (4) hydraulisch verschiebbarer Kolben (27) vorgesehen ist, durch dessen Verschiebung in einer ersten Richtung die Spiralfedern (26) zusammendrückbar sind und dadurch die Bremse (22) ausschaltbar ist, während bei Abschalten des Hydraulikdruckes auf den Kolben die Federn (26) entlastbar sind und damit die Bremse einschaltbar ist.

14. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente der Kupplung (11) und der Bremse (22) jeweils an Planscheiben sitzen, welche mittels Treibstiften auf der Eingangswelle (5) bezw. der Ausgangswelle (6) befestigt sind.

15. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kupplung (11) und der Bremse (22) zu Kühlzwecken ein Schleifring angeordnet ist.

i 16. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Steuerventil(e) (35) elektrisch oder hydraulisch betätigbar sind.

17. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (31) im Gehäuse (4) untergebracht ist und für ihren Antrieb auf der Eingangswelle (5) ein Zahnradring (33) befestigt ist, der mit einem Antriebsritzel (32) der Pumpe kämmt.

18. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (31) derart ausgelegt ist, daß von ihr auch ein Kühlmittel für Kupplung (11) und Bremse (22) lieferbar ist.

19. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis, 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen hydraulischen Kreislauf mit vier Rückschlagventilen (43) enthält.