DE3527012A1 - Antriebsanlage mit einer sicherheitseinrichtung - Google Patents
Antriebsanlage mit einer sicherheitseinrichtungInfo
- Publication number
- DE3527012A1 DE3527012A1 DE19853527012 DE3527012A DE3527012A1 DE 3527012 A1 DE3527012 A1 DE 3527012A1 DE 19853527012 DE19853527012 DE 19853527012 DE 3527012 A DE3527012 A DE 3527012A DE 3527012 A1 DE3527012 A1 DE 3527012A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- drive system
- pressure
- drive
- torque
- friction clutch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D43/00—Automatic clutches
- F16D43/02—Automatic clutches actuated entirely mechanically
- F16D43/20—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure
- F16D43/21—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members
- F16D43/213—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members with axially applied torque-limiting friction surfaces
- F16D43/215—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members with axially applied torque-limiting friction surfaces with flat friction surfaces, e.g. discs
- F16D43/216—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members with axially applied torque-limiting friction surfaces with flat friction surfaces, e.g. discs with multiple lamellae
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D48/00—External control of clutches
- F16D48/06—Control by electric or electronic means, e.g. of fluid pressure
- F16D48/066—Control of fluid pressure, e.g. using an accumulator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
- F16P7/00—Emergency devices preventing damage to a machine or apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
- F16D2500/10—System to be controlled
- F16D2500/104—Clutch
- F16D2500/10443—Clutch type
- F16D2500/1045—Friction clutch
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
- F16D2500/10—System to be controlled
- F16D2500/11—Application
- F16D2500/1107—Vehicles
- F16D2500/1112—Heavy vehicle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
- F16D2500/30—Signal inputs
- F16D2500/306—Signal inputs from the engine
- F16D2500/3067—Speed of the engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
- F16D2500/30—Signal inputs
- F16D2500/306—Signal inputs from the engine
- F16D2500/3067—Speed of the engine
- F16D2500/3068—Speed change of rate of the engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
- F16D2500/50—Problem to be solved by the control system
- F16D2500/502—Relating the clutch
- F16D2500/50287—Torque control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
- F16D2500/50—Problem to be solved by the control system
- F16D2500/52—General
- F16D2500/525—Improve response of control system
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanlage, insbeson
dere einen Schwermaschinenantrieb, z. B. ein Walz
werk, eine Fördereinrichtung oder eine Gewinnungs
maschine im Bergbau, nach dem Oberbegriff des An
spruches 1. Maschinen dieser Art weisen sehr große
Massen auf, wodurch bei auftretenden Widerständen
oder Störungen sowohl die beteiligten Werkzeuge und
Werkstücke als auch die Antriebsmaschine und die an
der Übertragung des Drehmomentes beteiligten Aggre
gate überlastet oder zerstört werden können. Gefähr
lich sind insbesondere Blockierungen, wobei das Dreh
moment bis auf das Zehnfache ansteigen kann. In der
Regel ist daher eine solche Antriebsanlage mit einer
Sicherheitseinrichtung als Überlastschutz versehen. Üb
lich sind dazu Kupplungen mit eingebauten Bruchele
menten, die bei Überlast brechen oder auch drehmo
mentbegrenzende Rutschkupplungen, die bei Überlast
durchrutschen oder ratschen. Meistens sprechen diese
Überlastkupplungen erst an, wenn das Drehmoment
den maximalen Wert während des Betriebes schon sehr
weit überschritten hat. Dies birgt weitere Zerstörungs
gefahr in sich, verursacht Verschleiß und unzulässige
Erwärmung, vor allem, wenn das Durchrutschen über
langere Zeit erfolgt.
Bewährt haben sich daher vor allem solche Überlast
kupplungen, die bei Überlastung zwar den Betrieb der
Maschinenanlage unterbrechen, aber schnell und auf
einfache Weise nach Beseitigung der Ursache der Uber
lastung wieder in Betrieb gesetzt werden können, ohne
daß Verschleißteile getauscht werden müssen. Eine sol
che Maschinenanlage ist bekannt aus der DE-PS
31 30 050. Dort ist im Antriebsstrang zwischen An
triebs- und Arbeitsmaschine eine Überlastkupplung
vorgesehen, die als druckmittelbetätigte Lamellenkupp
lung ausgebildet ist. Die Drehzahl der beiden Kupp
lungshälften wird über Meßwertgeber erfaßt, und über
eine Drehzahlüberwachungseinrichtung wird bei vorge
gebener Drehzahldifferenz oder Drehwinkeldifferenz
zwischen den beiden Kupplungshälften die Überlast
kupplung ausgerückt. Die Kraftflußunterbrechung im
Antriebsstrang tritt folglich erst ein, wenn ein bestimm
tes Maximal-Drehmoment bereits erreicht bzw. über
schritten worden ist und wenn die Kupplung durch ein
vorübergehendes Durchrutschen auf ein eingetretenes
Überdrehmoment reagiert hat. Nachteilig bei dieser
Anordnung ist ferner, daß das Ansprechen der Überlast
kupplung sowohl von der Höhe des Druckes auf den
Kolben des Lamellenpaketes abhängt als von den
Schwankungen der Reibverhältnisse im Lamellenpaket.
Je größer die Anzahl der Lamellen ist, desto größer der
Streubereich. Außerdem kann selbst ein rasches An
sprechen der elektronischen Drehzahlüberwachungs
einrichtung nicht verhindern, daß die Kupplung selbst
eine gewisse Zeit durchrutscht und dadurch dem Ver
schleiß unterliegt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sicher
heitseinrichtung, insbesondere für Antriebsanlagen von
Schwermaschinen dahingehend zu verbessern, daß die
se viel schneller reagiert und eine Kraftflußtrennung
herbeiführt, bevor die Überlastung den zulässigen
Drehmomentgrenzwert erreicht hat. Ferner soll die Si
cherheitseinrichtung einen einfachen Aufbau und zuver
lässige Funktion haben.
Diese Aufgabe wird durch Anwendung der kenn
zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Da
nach wird eine in eine Antriebsanlage eingebundene
Sicherheitskupplung als druckmittelbetätigte Scheiben
kupplung ausgebildet, die im Gegensatz zu Lamellen
kupplungen nur eine minimale Anzahl Reibscheiben be
sitzt. Deren Betätigungskolben wird jedoch mit extrem
hohem Druck beaufschlagt. Ferner weist die Antriebs
anlage einen auf einer Welle des Antriebsstranges ange
ordneten Drehzahlsensor auf, dessen Impulse einer
Steuereinrichtung zugeführt werden. Diese Steuerein
richtung weist eine Differenziereinrichtung auf, die aus
den Drehzahlmeßwerten die in dem Antriebsstrang auf
tretenden Beschleunigungen und Verzögerungen ermit
telt sowie deren Wirkungsdauer. Der Steuereinrichtung
angeschlossen ist ferner eine Schalteinrichtung, mit wel
cher der auf dem Betätigungskolben der Scheibenkupp
lung lastende Hochdruck abgebaut wird, sobald der von
der Differenziereinrichtung ermittelte Verzögerungs-
Kennwert in Verbindung mit der Wirkungsdauer eine
bestimmte Größe erreicht hat.
Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß
jede Antriebsanlage zwischen der Antriebsmaschine
und beispielsweise dem am Ende des Antriebsstranges
befindlichen Werkzeug eine mehr oder minder große
Elastizität aufweist. Erhöht sich während des Betriebs
der Widerstand am Werkzeug, so tritt eine Drehmo
menterhöhung im Antriebsstrang auf, verbunden mit
einer relativen Verdrehung des gesamten Antriebssy
stems infolge der Massenwirkung, die antriebsseitig vor
allem von der Masse der Antriebsmaschine bestimmt
wird. Die relative Verdrehung wird dabei am motorsei
tigen Ende am größten, und der Anstieg des Drehmo
mentes ist abhängig von der dabei auftretenden Verzö
gerung und der Größe der wirksamen Drehelastizität.
Aus der vom Drehzahlsensor erfaßten und in einen Ver
zögerungswert umgesetzten Drehzahländerung in Ver
bindung mit einem Zeitglied wird in der Steuereinrich
tung ein Schaltsignal gebildet, mit dem die Schaltein
richtung die Kraftflußunterbrechung im Antriebsstrang
durch Abbau des Hochdruckes auf dem Betätigungskol
ben der Reibungskupplung auslöst. Der Kraftfluß im
Antriebsstrang wird rasch unterbrochen dadurch, daß
die Steuereinrichtung mit elektronischen Mitteln sehr
rasch die erforderlichen Signale bildet, und weil sich ein
sehr hoher Betätigungsdruck für die Reibungskupplung
schnell abbaut. Ein rasches Lösen der Kupplung wird
ferner begünstigt, wenn diese wenige Reibscheiben auf
weist, günstigenfalls eine einzige Gegenscheibe, so daß
der Betätigungskolben bei der Entspannung nur einen
geringen Hub vollziehen und dadurch nur wenig Flüs
sigkeitsvolumen verdrängen muß. Die erfindungsgemä
ße Sicherheitskupplung läßt sich vor allem deshalb mit
kleinen Abmessungen bauen und beispielsweise in ein
Getriebe integrieren, weil sie nicht auf Schaltarbeit aus
gelegt werden muß, sondern nur statisch ein Drehmo
ment zu übertragen hat. Wenn die Sicherheitskupplung
angesprochen, d. h. gelöst hat, so ist der Betrieb auf
einfache Weise ohne Montagearbeiten oder Ersatzteile
wieder herstellbar.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung be
steht gemäß den Unteransprüchen 2 bis 4 darin, daß die
Ansprechzeit der Sicherheitseinrichtung, d. h. das Lösen
der Reibungskupplung, von der Höhe des momentanen
Nutzdrehmoments abhängig gemacht wird. Dazu wird
ein dem Drehmoment proportionales Signal herangezo
gen, z. B. die Stromstärke, wenn die Antriebsmaschine
als Elektromotor ausgebildet ist. Dieser Drehmoment
kennwert wird mit dem oben beschriebenen Verzöge
rungskennwert zu einem gemeinsamen Impuls für die
Schalteinrichtung zum Lösen der Reibungskupplung
verarbeitet. Dadurch wird erreicht, daß die Reibungs
kupplung bei niedrigem momentanen Drehmoment we
niger rasch anspricht als bei einem Drehmoment, das in
der Nähe des Nennmoments liegt. Man vermeidet damit
z. B. ein zu häufiges Ansprechen der Sicherheitseinrich
tung, z. B. beim Auftreten von Schwingungen. Stets wird
aber damit der Vorteil erzielt, daß die Steuereinrichtung
aus dem Verhältnis des Verzögerungswertes zur Zeit
dauer der Verzögerung, also aus der Steilheit des Dreh
momentanstieges, die Gefahr einer Uberlastung erken
nen kann, bevor das zulässige maximale Drehmoment
der Antriebsanlage erreicht ist. Diese Eigenschaft wird
von der Praxis sogar gewünscht, wie aus der Zeitschrift
Antriebstechnik, Heft 5/82, Seite 216 bis 228, insbeson
dere Seite 218, Spalte 2, hervorgeht.
Die Unteransprüche 5 bis 14 betreffen vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung bezüglich des Einbaues
in die Antriebsanlage und weitere Details bezüglich der
Steuer- und Schalteinrichtung.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung wie folgt
näher erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 eine schematische Anordnung der erfindungs
gemäßen Antriebsanlage mit Anordnung der Kupplung
in einem Planetengetriebe,
Fig. 2 eine alternative Anordnung in einem Stirnrad
getriebe,
Fig. 3 eine graphische Darstellung des Ansprechver
haltens bei niedrigem und hohem Drehmoment im An
triebsstrang.
In allen Figuren sind identische Teile mit gleichen
Ziffern bezeichnet. Die in Fig. 1 dargestellte Maschinen
anlage besteht aus einer Antriebsmaschine 1, einer Ar
beitsmaschine 2, einem dazwischen angeordneten Ge
triebe 3, verbunden durch Gelenkwellen 5. Das Getrie
be 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Plane
tengetriebe ausgebildet und besteht aus einem Gehäuse
13, einem von der Antriebsmaschine 1 aus angetriebe
nen Sonnenrad 14, einem Planetenträger 15 mit Plane
tenrädern 16 und einem zur Arbeitsmaschine 2 weiter
treibenden Hohlrad 17. Zwischen den Rädern des Plane
tengetriebes und dem Gehäuse 13 ist die erfindungsge
mäße Sicherheitskupplung 4 angeordnet, deren Aufga
be es ist, den Planetenträger 15 festzuhalten, um einen
Kraftfluß zur Arbeitsmaschine 2 aufrechtzuerhalten.
Die Sicherheitskupplung 4 besteht aus einem Kolben 20,
der sich in einem am Gehäuse 13 befestigten Zylinder 21
befindet, dort einen Druckraum 22 bildet und auf eine
mit dem Planetenträger 15 verbundene Reibscheibe 23
wirkt. Der Druckraum 22 vor dem Kolben 20 steht über
Druckleitungen 18, 19 und einer als Magnetventil 11
ausgebildeten Schalteinrichtung mit einem Druckspei
cher 24 in Verbindung. Das Magnetventil 11 weist zwei
Schaltstellungen auf, nämlich eine Offen-Stellung, in der
der Druckspeicher 24 mit dem Druckraum 22 in Verbin
dung steht, und eine Schließ-Stellung, in der die Zulei
tung 18 vom Druckspeicher zum Druckraum gesperrt
ist und bei der gleichzeitig der Druckraum mit einem
Vorratsbehälter 26 in Verbindung steht. Eine Pumpe 25
speist den Druckspeicher 24 aus dem Vorratsbehälter
26, wobei als Arbeitsmedium vorzugsweise Hydraulik
flüssigkeit verwendet wird. Der Druckspeicher 24 ist so
groß bemessen, daß der zum Betätigen des Kolbens 20
ausreicht für mehrmaliges Ansprechen der Sicherheits
kupplung 4, bevor die klein bemessene Pumpe 25 wie
der Arbeitsflüssigkeit in den Druckspeicher 24 nach
speisen muß. An dem der Gelenkwelle 5 gegenüberlie
genden freien Wellenende der Antriebsmaschine 1 ist
ein für sich allein bekannter Drehzahlsensor 8 ange
bracht, der über die Leitung 9 einen Drehzahlimpuls an
eine elektronische Steuereinrichtung 10 weiterleitet.
Eine weitere Meßgröße für das momentane Drehmo
ment an der Antriebsmaschine wird dadurch gebildet,
daß mittels einer Meßeinrichtung 6 die Stromstärke in
der Zuleitung zur Antriebsmaschine 1 gemessen wird,
die im vorliegenden Beispiel als Elektromotor ausgebil
det ist.
Die elektronische Steuereinrichtung 10 weist eine
Differenziereinrichtung für die mit dem Drehzahlsensor
8 gewonnene Meßgröße auf, so daß ein Wert für die
Verzögerung im Antriebsstrang 5 entsteht. Ein nochma
liges Differenzieren dieses Verzögerungswertes ergibt
die Momenten- oder Beschleunigungsänderung unter
Berücksichtigung eines variablen Zeitmeßwertes. Je
nach Höhe des derzeitigen Nutzdrehmomentes unter
bricht nämlich die elektronische Steuereinrichtung 10
bei starker Verzögerung mehr oder weniger rasch die
Stromzuführung zum Magneten 12 des Magnetventiles
11, wodurch dieses in die Schließstellung geht und den
Druckraum 22 hinter dem Kolben 20 in den Vorratsbe
hälter 26 entlastet.
Die Entspannung des Druckraumes 22 und damit die
Unterbrechung des Kraftflusses zwischen Antriebsma
schine 1 und Arbeitsmaschine 2 erfolgt um so rascher, je
höher der Druck auf dem Betätigungskolben 20 und je
kleiner dessen Hub ist, um die Reibscheibe 23 freizuge
ben. Aus diesem Grund wird vorzugsweise ein sehr ho
her Betätigungsdruck, der bis 200 bar betragen kann,
und vorzugsweise nur eine Reibscheibe 23 gewählt.
Wenn keine genügend kurze Abschaltzeit erzielt wer
den kann, so läßt sich dieser Mangel durch eine zusätzli
che Elastizität im Antriebsstrang beheben. Der Vorteil
der Anordnung der Sicherheitskupplung in einem Pla
netengetriebe der geschilderten Bauform besteht darin,
daß die Zuführung des Druckmittels, das unter hohem
Druck steht, über einen stationären Zylinder mit pro
blemloser Abdichtung erfolgt.
Wird die Sicherheitskupplung 4 nicht in einem Plane
tengetriebe, sondern in einem Stirnradgetriebe einge
baut, so besteht die Notwendigkeit, die Ölzuführung in
den Druckraum 22 durch ein rotierendes Teil hindurch
vorzunehmen. Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel für ein mit
der erfindungsgemäßen Sicherheitskupplung ausgestat
tetes Zahnrad eines Stirnradgetriebes. Dazu ist ein
Zahnrad 30 in einem Gehäuse 31 über die Lager 32
abgestützt. Der Antrieb von der nicht dargestellten An
triebsmaschine erfolgt durch eine über Lager 34 im Ge
häuse 31 gelagerte Antriebswelle 33 mit einem Flansch
35, in dem ein ringförmig ausgebildeter Betätigungskol
ben 36 angeordnet ist. Dieser wirkt auf die Reibscheiben
37, 38. Der Flansch 35 stützt sich an seiner Rückseite auf
der Stirnseite des Zahnrades 30 ab. Zur Abstützung des
Zahnrades 30 auf einem der Lager 32 dient eine Hülse
39, deren lnnenraum zur Aufnahme der Reibscheiben
37, 38 ausgebildet ist. Bei Druckaufbau im Druckraum
22 hinter dem Kolben 36 wird Kraftschluß hergestellt
vom Flansch 35 über die Reibscheiben 37, 38 zur Hülse
39 und dem Zahnrad 30.
Als Zuführung des Druckmittels zu dem mit dem
Flansch 35 umlaufenden Kolben 36 dient folgende An
ordnung: Die Antriebswelle 33 ist als Hohlwelle ausge
führt und enthält ein koaxial sich über die gesamte Län
ge erstreckendes elastisches Rohr 40, das mit der Hohl
welle umläuft und kleiner ist als deren Bohrung und
ferner mit einem seiner Enden am Boden der Hohlwelle
druckdicht befestigt ist. An seinem anderen Ende ragt
dieses Rohr 40 aus der Hohlwelle heraus und trägt einen
außenliegenden Bund 41 sowie einen zylindrischen
Schaft 42. Auf diesem feinbearbeiteten Schaft sind zylin
drische Ringe 43 angebracht, die mit ihrem Außen
durchmesser in eine Hülse 44 eintauchen. Diese Hülse
44 ist ihrerseits fest in einem Lagerdeckel 45 eingebet
tet, durch den hindurch das Druckmittel über eine Zulei
tung 46 eingeführt wird. Der Kanal 47 bildet die Verbin
dung zwischen dem wellenseitigen Ende des Rohres 40
und dem Betätigungskolben 36.
Wesentlich bei dieser Anordnung ist, daß die Ringe 43
so klein wie möglich gehalten werden, da an ihrem Au
ßendurchmesser nur gleitende Bewegung stattfindet,
während sie unter der Wirkung des hohen Betätigungs
druckes fest aneinander und auf den Bund 41 gedrückt
werden. Das Rohr 40 ist ebenfalls mit kleinem Durch
messer ausgeführt, um elastisch eventuelle Achsverset
zungen und Bewegungen der Hohlwelle 33 ausgleichen
zu können. Zum Vermeiden von Verschleiß weist die
Hülse 44 gehärtete Oberfläche auf. Dadurch wird es
möglich, hohen Druck mit minimalen Leck- und Rei
bungsverlusten in ein rotierendes Bauteil einzuführen.
Die Funktion der Sicherheitskupplung entspricht an
sonsten derjenigen gemäß Fig. 1.
In Fig. 3 ist das Ansprechverhalten der Sicherheits
kupplung dargestellt. Die Steuereinrichtung 10 unter
bricht, wie schon beschrieben, die Stromzufuhr zum
Magneten 12 des Magnetventils 11, wenn dem momen
tanen Nutzdrehmoment M durch äußere Einflüsse ein
zu hohes Zusatzdrehmoment ΔM überlagert wird. Dazu
wird einmal das Nutzdrehmoment z. B durch Messen
des Motorstromes mittels der Meßeinrichtung 6 ermit
telt. Ferner wird in der Steuereinrichtung 10 aus der mit
Sensor 8 gemessenen Drehgeschwindigkeit das bei
Überlast auftretende zusätzliche Drehmoment ΔM
durch einen zweiten Differenzierschritt ermittelt, so daß
ein Wert für die Drehmoment- oder Verzögerungsände
rung entsteht, wobei als Zeitglied ein von der Höhe des
momentanen Nutzdrehmoments abhängiger Wert t
herangezogen wird. Durch diese Maßnahme wird be
rücksichtigt, daß bei niedrigem Drehmoment zur Ver
drehung des gesamten Antriebsstranges unter der Wir
kung eines zusätzlichen Momentes eine längere Zeit
erforderlich ist als bei höherem Nutzdrehmoment. Da
durch wird folgendes erzielt: Mit Hilfe des ermittelten
Drehmomentanstieges ΔM und des Zeitgliedes t wird
der Wert ΔM/t gebildet. Zwischen t und M wird z. B. die
Beziehung t×M=const gewählt, wobei auch andere
Gesetzmäßigkeiten denkbar sind. Setzt man ΔM/t=tga,
so kennzeichnet der Winkel α die Steilheit des Dreh
momentanstieges über die Zeiteinheit. Die Sicherheits
kupplung soll also ansprechen, wenn ein festgelegter
Maximalwert für diesen Winkel α erreicht ist. Da aber t
eine Funktion von Mist, ergeben sich bei jeder Laststu
fe unterschiedliche Ansprechzeiten der Sicherheits
kupplung bzw. unterschiedlich hohe zulässige Werte für
den Drehmomentanstieg.
In der Grafik ist über der Zeit t als Abszisse das
Drehmoment M als Ordinate aufgezeichnet. Mit Mmax
ist das höchste in Betrieb auftretende Moment bezeich
net, mit Mx das höchste Abschaltmoment der Sicher
heitskupplung, mit M1 bis M3 das momentane Nutzdreh
moment. Beschrieben werden drei verschiedene Be
triebszustände:
- a) Niedriges Nutzdrehmoment M1, daher kann eine relativ lange Zeit t1 zum Aufbau eines Drehmo mentanstieges ΔM1 zugelassen werden. Der für den Drehmomentanstieg kennzeichnende Winkel α1 ist also relativ flach, der Wert ΔM1/t1 ist klein, wobei t1 von der Höhe des Drehmomentes M1 abhängt, kein Ansprechen der Sicherheitskupplung.
- b) Mittleres Nutzdrehmoment M2, die zulässige Zeitdauer t2 für einen Drehmomentanstieg ΔM2 ist entsprechend kürzer, der Wert ΔM2/t2 also größer, somit auch der Winkkel α2, die Sicherheitskupplung spricht an, bevor der Wert Mmax erreicht ist.
- c) Hohes Nutzdrehmoment M3, die zulässige Zeit für einen Drehmomentanstieg ist noch kürzer, der Wert ΔM3/1 t3 ist groß, der Winkel α3 deutet auf einen sehr steilen Drehmomentanstieg hin, die Kupplung spricht an, weil das höchste Nutzdreh moment Mmax überschritten, aber das maximale Abschaltmoment Mx noch nicht erreicht ist.
Es versteht sich von selbst, daß die Steuereinrichtung
mittels der Drehmomentmessung eine zwangsläufige
Abschaltung der Sicherheitskupplung herbeiführt, wenn
das maximale Abschaltmoment erreicht ist. Durch die
Abhängigkeit der zulässigen Wirkungsdauer eines
Drehmomentanstieges von der Höhe des momentanen
Nutzmoments wird eine weitgehende praxisgerechte
Anpassung an die Betriebserfordernisse erzielt, nämlich
größere Toleranz, d. h. Drehmomentanstieg und Wir
kungsdauer bei niedrigem Nutzdrehmoment, dagegen
hohere Empfindlichkeit bei höherem Drehmoment.
Die Sicherheitskupplung gemäß der Erfindung ist
zwar gut geeignet zum Einbau in Getriebe, läßt sich
aber auch separat in eine Arbeits- oder Antriebsmaschi
ne integrieren, sofern alle Meßmöglichkeiten tür Dreh
moment und Drehzahl vorhanden sind und eine genü
gende Elastizität zur Erfassung vorliegen. Dann ermög
licht die erfindungsgemäße Kupplung einen Schutz der
Antriebsanlage vor Überlastung, schon bevor ein zuläs
siger Höchstwert erreicht ist.
Claims (15)
1. Antriebsanlage, insbesondere Schwermaschinen
antrieb, die folgende Merkmale aufweist:
- a) eine Antriebsmaschine (1) und eine Arbeits maschine (2);
- b) einen zwischen Antriebsmaschine und Ar beitsmaschine befindlichen Antriebsstrang (3, 5);
- c) eine in den Antriebsstrang (3, 5) eingebun dene und als druckmittelbetätigte Reibungs kupplung ausgebildete Sicherheitseinrichtung (4);
- d) eine mit Sensoren verbundene Steuerein richtung (10) für die Sicherheitseinrichtung (4);
gekennzeichnet durch die folgenden weiteren
Merkmale:
- e) die druckmittelbetätigte Reibungskupplung (4) weist einen durch Hochdruck beaufschlag ten Betätigungskolben (20) auf;
- f) ein einziger Drehzahlsensor (8) ist auf einer Welle des Antriebsstranges (3, 5) angeordnet und mit der Steuereinrichtung (10) verbunden;
- g) die Steuereinrichtung (10) weist eine Diffe renziereinrichtung, mit welcher aus dem Dreh zahl-Meßwert die in der Antriebsanlage auf tretenden Beschleunigungen und Verzögerun gen ermittelt werden, sowie ein Zeitmeßglied auf;
- h) mit der Steuereinrichtung (10) ist eine Schalteinrichtung (11) gekoppelt, mit welcher der Hochdruck auf den Betätigungskolben (20) der Reibungskupplung (4) abbaubar ist, sobald die ermittelte Verzögerung oder Beschleuni gung in Verbindung mit dem Zeitmeßglied ei nen Maximalwert erreicht.
2. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß mit dem Antrieb eine Drehmo
ment-Meßeinrichtung verbunden ist, welche ein
dem Antriebsdrehmoment proportionales Signal
an die Steuereinrichtung (10) abgibt.
3. Antriebsanlage nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Hochdruck auf den Betäti
gungskolben (20) der Reibungskupplung (4) mittels
der Schalteinrichtung (11) abbaubar ist aufgrund
eines aus dem Drehmoment-Meßwert gebildeten
Zeitmeßwertes und einem von der Differenzierein
richtung ermittelten Verzögerungswert gemein
sam gebildeten Abschaltsignal.
4. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsen
sor (8) auf der dem Antriebsstrang (3, 5) entgegen
gesetzten Wellenende der Antriebsmaschine (1) an
geordnet ist.
5. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungs
druck für den Kolben (20) der Reibungskupplung
(4) mehr als 50 bar beträgt.
6. Antriebsanlage nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Druckmittelquelle für den
Betätigungskolben (20) der Reibungskupplung (4)
als Hochdruck-Speicher (24) ausgebildet ist.
7. Antriebsanlage nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Volumen des Hochdruck
speichers (24) für mehrmaliges Füllen des Druck
raumes (22) des Betätigungskolbens (20) ausrei
chend bemessen ist und daß der Hochdruckspei
cher (24) von einer Pumpe (25) gespeist ist.
8. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrich
tung zum Abbau des Hochdruckes vor dem Betäti
gungskolben (20) als Magnetventil (11, 12) ausge
bildet ist, und daß der Druckabbau nahe dem
Druckraum (22) des Betätigungskolbens (20) in ei
nen drucklosen Behälter (26) erfolgt.
9. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsstrang
ein Getriebe (3) aufweist, in das die Sicherheitsein
richtung (4) integriert ist.
10. Antriebsanlage nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Getriebe (3) als Planetenge
triebe ausgebildet ist und daß die Sicherheitsein
richtung (4) als Haltebremse für den feststehenden
Teil (15, 16) des Planetengetriebes ausgebildet ist,
wobei das Druckmittel durch ein nichtrotierendes
Teil (13, 21) des Planetengetriebes hindurch zum
Betätigungskolben (20) geführt ist.
11. Antriebsanlage nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Getriebe als Stirnradgetrie
be ausgebildet ist.
12. Antriebsanlage nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Sicherheitseinrichtung als
Reibungskupplung (4) ausgebildet ist und mit ei
nem Stirnrad (30) des Getriebes (3) eine Baueinheit
bildet, bei der das Druckmittel über eine koaxial am
stirnseitigen Ende einer Getriebewelle (33) ange
ordneten Hochdruck-Dichtungsanordnung (40, 43,
44) durch einen zentral angeordneten Kanal (40, 47)
dem Betätigungskolben (36) zugeführt ist.
13. Antriebsanlage nach Anspruch 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Hochdruck-Dichtungsanord
nung aus einzelnen Ringen (43) besteht, die einer
seits zwischen einer den Außendurchmesser um
schließenden feststehenden gehärteten Hülse (44)
und andererseits einem Schaft (42) eines elastischen
Rohres (40) mit Vorspannung dichtend eingefügt
sind, das sich koaxial in einer als Hohlwelle ausge
bildeten Getriebewelle (33) erstreckt.
14. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungs
kupplung (4) nur eine einzige Gegen-Reibscheibe
(23) aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853527012 DE3527012A1 (de) | 1985-07-27 | 1985-07-27 | Antriebsanlage mit einer sicherheitseinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853527012 DE3527012A1 (de) | 1985-07-27 | 1985-07-27 | Antriebsanlage mit einer sicherheitseinrichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3527012A1 true DE3527012A1 (de) | 1987-02-05 |
DE3527012C2 DE3527012C2 (de) | 1987-09-24 |
Family
ID=6276997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853527012 Granted DE3527012A1 (de) | 1985-07-27 | 1985-07-27 | Antriebsanlage mit einer sicherheitseinrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3527012A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19617446A1 (de) * | 1996-05-02 | 1997-11-13 | Laaks Hans Theo | Verfahren zum Abbremsen eines Motorrades |
WO1999008017A1 (en) * | 1997-08-08 | 1999-02-18 | Sundstrand Corporation | System and method for controlling acceleration of a load coupled to a gas turbine engine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0018603A1 (de) * | 1979-04-26 | 1980-11-12 | Black & Decker Inc. | Anti-Rückschlagsteuerung für ein Motorwerkzeug |
DE3130050C1 (de) * | 1981-07-30 | 1983-04-07 | G. Düsterloh GmbH, 4322 Sprockhövel | Vorrichtung für das Gewinnen und/oder Fördern von Kohle mit einem Antriebsaggregat und einer Rutschkupplung |
DE3437808A1 (de) * | 1984-10-16 | 1986-04-24 | MEC Maschinenbau Entwicklung Consulting GmbH, 5180 Eschweiler | Verfahren zum lastabhaengigen ausloesen einer sicherheitskupplung an einer maschinenanlage und drehmomentueberwachungssystem zur durchfuehrung des verfahrens |
-
1985
- 1985-07-27 DE DE19853527012 patent/DE3527012A1/de active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0018603A1 (de) * | 1979-04-26 | 1980-11-12 | Black & Decker Inc. | Anti-Rückschlagsteuerung für ein Motorwerkzeug |
DE3130050C1 (de) * | 1981-07-30 | 1983-04-07 | G. Düsterloh GmbH, 4322 Sprockhövel | Vorrichtung für das Gewinnen und/oder Fördern von Kohle mit einem Antriebsaggregat und einer Rutschkupplung |
DE3437808A1 (de) * | 1984-10-16 | 1986-04-24 | MEC Maschinenbau Entwicklung Consulting GmbH, 5180 Eschweiler | Verfahren zum lastabhaengigen ausloesen einer sicherheitskupplung an einer maschinenanlage und drehmomentueberwachungssystem zur durchfuehrung des verfahrens |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DE-Z.:Antriebstechnik, 1982, Nr. 5, S. 216-228 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19617446A1 (de) * | 1996-05-02 | 1997-11-13 | Laaks Hans Theo | Verfahren zum Abbremsen eines Motorrades |
DE19617446C2 (de) * | 1996-05-02 | 1999-06-10 | Laaks Hans Theo | Motorrad, insbesondere Rennsportmotorrad |
WO1999008017A1 (en) * | 1997-08-08 | 1999-02-18 | Sundstrand Corporation | System and method for controlling acceleration of a load coupled to a gas turbine engine |
US6035629A (en) * | 1997-08-08 | 2000-03-14 | Hamilton Sunstrand Corporation | System for controlling acceleration of a load coupled to a gas turbine engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3527012C2 (de) | 1987-09-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1356212B1 (de) | Auf hydraulischem wege betätigbares kupplungssystem | |
DE602004012997T2 (de) | Hydraulische Doppelkupplung | |
DE2326760A1 (de) | Ausrueckvorrichtung fuer kupplungen | |
EP1429933B1 (de) | Antriebsvorrichtung | |
DE10224106B4 (de) | Kupplungsbetätigungseinrichtung | |
EP1882869A2 (de) | Hydraulisch gesteuertes Kegelscheibenumschlingungsgetriebe | |
DE2935088C2 (de) | Planetenreibungsgetriebe | |
EP0929752B1 (de) | Antriebssystem zur leistungsübertragung von einer abtriebsquelle auf mehrere abtriebsstränge | |
DE3510455C1 (de) | Antrieb fuer schweranlaufende Arbeitsmaschinen im untertaegigen Grubenbetrieb | |
DE4326861C1 (de) | Welle-Nabe-Verbindung zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei gleichachsigen Maschinenteilen | |
DE2400009B2 (de) | Hydraulisch betätigbare Reibscheibenkupplung | |
DE3527012C2 (de) | ||
DE102013216410B4 (de) | Arretierungsvorrichtung | |
WO2008019647A1 (de) | Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit verbesserter abschleppeignung sowie kegelscheibenpaar und elektronische steuereinrichtung für ein kegelscheibenumschlingungsgetriebe | |
EP0009544B1 (de) | Überlastkupplung | |
DE3130050C1 (de) | Vorrichtung für das Gewinnen und/oder Fördern von Kohle mit einem Antriebsaggregat und einer Rutschkupplung | |
EP2828544B1 (de) | Verfahren zur füllmengenbestimmung | |
DE10348718A1 (de) | Anpresseinrichtung zum Verspannen zweier Getriebeglieder und Getriebe mit einer derartigen Anpresseinrichtung | |
DE19537249B4 (de) | Antriebssystem zur Leistungsübertragung von einer Antriebsquelle auf mehrere Abtriebsstränge | |
DE4405155A1 (de) | Sicherheits-Kupplungsvorrichtung | |
EP0340209B1 (de) | Sperre für ein Differentialgetriebe für Kraftfahrzeuge | |
EP3510292B1 (de) | Verfahren zur ansteuerung einer kupplungsvorrichtung | |
EP0881414A1 (de) | Hydraulisch gesteuertes Kegelscheibenumschlingungsgetriebe | |
DE9201511U1 (de) | Kupplungskombination | |
DE957343C (de) | Elektrisch angetriebene Wendevorrichtung fuer Schmiedekrane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |