DE3824372A1

DE3824372A1 - Transmission with overload protection, particularly for chain drives in mining machines, especially coal planes

Info

Publication number: DE3824372A1
Application number: DE19883824372
Authority: DE
Inventors: Werner Bohle
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 1988-07-19
Filing date: 1988-07-19
Publication date: 1990-01-25

Abstract

The invention relates to a transmission with overload protection, which is intended preferentially for high-power chain drives (especially plane drives) and which, for torque measurement, has a measuring bar (22) which is located as a measuring shaft in the interior of a transmission shaft (output shaft 2) and is connected to the latter in such a way via a rotational connection (24), that it is subject with the transmission shaft to a torsional deformation. According to the invention, the transmission has a torque-measuring system with a mechanical torque pick-up, and the mechanical measuring element (34) of which is connected to the measuring bar (22) at a distance from the rotational connection (24). The torque-measuring system is furthermore equipped with an electric torque sensor (38) which records the angle of twist of the measuring element (34) and hence of the measuring bar and of the transmission shaft and is preferably designed as an analog displacement sensor which senses the sensed surface assigned to it in the contactless manner. A measured-value amplifying device which muliplies the mechanical measured values, preferably a device of this kind with step-up levers (42) of known type, is expediently provided. The electrical measurement signals are fed to the evaluation and control unit (39), which operates the overload coupling (3) in the event of overload. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit Überlastsicherung, insbesondere für Kettenantriebe bei Bergbau-Gewinnungs maschinen u.dgl., mit einem torsionselastischen Meßstab, der als Meßwelle koaxial in einer das Drehmoment übertra genden Getriebewelle, vorzugsweise der Getriebeabtriebs welle angeordnet und mit der Getriebewelle über eine Dreh schlußverbindung so verbunden ist, daß er mit der Getrie bewelle einer Torsionsverformung unterliegt, und mit einem dem Meßstab zugeordneten Drehmomentmeßsystem nebst elektronischer Auswerte- und Steuereinheit, die im Über lastfall eine dem Getriebeausgang von der Antriebsseite trennende Überlastkupplung schaltet.The invention relates to a transmission with overload protection, especially for chain drives in mining extraction machines and the like, with a torsionally elastic dipstick, the coaxial as a measuring shaft in a torque transmission shaft, preferably the transmission output shaft arranged and with the gear shaft via a turn final connection is connected so that it with the transmission wave is subject to torsional deformation, and with a torque measuring system associated with the dipstick electronic evaluation and control unit, which in the over load case the gearbox output from the drive side separating overload clutch switches.

Ein solches Getriebe mit Überlastsicherung ist aus der DE-OS 34 25 638 bekannt. Das Drehmomentmeßsystem weist hier als Drehmomentaufnehmer einen torsionselastischen Meßstab auf, der in der als Hohlwelle ausgebildeten bzw. axial durchbohrten Getriebewelle angeordnet und mit dieser so verbunden ist, daß er mit der die Antriebsleistung übertragenden Getriebewelle einer elastischen Torsions verformung unterliegt. Dabei ist der Meßstab mit einer Dehnungsmeßstreifenanordnung versehen, die die Torsions verformung des Meßstabes und damit der Getriebewelle mißt. Such a transmission with overload protection is from the DE-OS 34 25 638 known. The torque measurement system has here as a torque transducer a torsionally elastic Dipstick, which in the hollow shaft axially pierced gear shaft and arranged with this is connected to the drive power transmitting transmission shaft of an elastic torsion deformation is subject. The dipstick is with a Strain gauge assembly provided that the torsion deformation of the dipstick and thus the transmission shaft measures.

Die elektrischen Meßwertsignale der Dehnungsmeßstreifen anordnung müssen hierbei mittels einer Schleifringanord nung zu der am feststehenden Getriebeteil angeordneten Auswerte- und Steuereinheit übertragen werden, die die Meßwerte verarbeitet und im Überlastfall die Überlast kupplung schaltet, so daß der Getriebeausgang vom Getriebe eingang getrennt wird. Die Verwendung von Schleifringen für die Meßwertübertragung ist mit einem hohen Kostenauf wand verbunden. Außerdem unterliegen die Schleifringe einem Verschleiß.The electrical measurement signals of the strain gauges must be arranged using a slip ring arrangement voltage to that arranged on the fixed gear part Evaluation and control unit are transmitted, which the Measured values processed and, in the event of an overload, the overload clutch switches so that the transmission output from the transmission input is separated. The use of slip rings for the transmission of measured values is expensive wall connected. In addition, the slip rings are subject wear.

Es ist auch schon bekannt, zur Drehmomentmessung an Getrie beteilen anstelle von Dehnungsmeßstreifen mechanische Meß wertaufnehmer vorzusehen. Bekannte Vorrichtungen dieser Art weisen als mechanische Meßwertgeber z.B. Meßgetriebe auf, die die Torsion der Getriebewelle messen und eine Übersetzung des gemessenen, zumeist sehr kleinen Torsions winkels (Verdrehwinkels) bewirken (DE-PS 8 88 462). In die sem Zusammenhang ist beispielsweise eine elektronische Drehmomentüberwachung an Maschinen und Getrieben bekannt geworden, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Dreh momentwertes die Leistungsübertragung unterbricht (VDI- Berichte Nr. 669, 1987, Seiten 255 bis 272). Dieses System weist als Drehmomentsensor einen mechanischen Drehmoment aufnehmer in Verbindung mit einem berührungslos abtasten den elektrischen Differenzgeber auf, dessen elektrische Meßsignale von der elektronischen Auswerte- und Steuerein heit ausgewertet werden. Der mechanische Drehmomentauf nehmer weist z.B. auf der das Antriebsdrehmoment übertra genden Welle als Meßglied einen Verformungskörper auf, der bei Drehmomentbelastung einer Torsionsverformung unter liegt. Zur Meßwertverstärkung werden elastische Verstär kungs- bzw. Übersetzungshebel verwendet, die etwa in Tangentialrichtung zwischen der Welle und dem Verformungs körper eingeschaltet und mit ihren beiden elastischen Schenkeln an diesen Teilen angeschlossen werden. Die Über setzungshebel tragen einen Geberring, dessen als Plan fläche ausgebildete ringförmige Stirnfläche von dem Diffe renzgeber (Analog-Weggeber) berührungslos abgetastet wird. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß durch die ela stischen Übersetzungshebel der Verdrehwinkel der Welle nicht nur als mechanische Weggröße verstärkt, sondern in einer Axialbewegung des Geberringes umgesetzt wird. Zu diesem Zweck sind die Übersetzungshebel mit einem elasti schen Kopfstück od.dgl. versehen, mit dem sie am Geberring angeschlossen sind. Bei diesem bekannten System erfolgt die Drehmomentmessung unmittelbar an der das Antriebsmoment übertragenden Welle, so daß die Bauteile des mechanischen Meßwertaufnehmers entsprechend kräftig ausgelegt und große Bauabmessungen erhalten müssen.It is also known for torque measurement on transmissions share mechanical measuring instead of strain gauges provision of value sensors. Known devices of this Type show as mechanical transducers e.g. Measuring gear on that measure the torsion of the transmission shaft and a Translation of the measured, mostly very small torsion cause angle (twist angle) (DE-PS 8 88 462). In the This connection is, for example, an electronic one Torque monitoring on machines and gearboxes known become that when a predetermined rotation is exceeded the power transmission is interrupted (VDI- Reports No. 669, 1987, pages 255 to 272). This system has a mechanical torque as a torque sensor Sensor in conjunction with a contactless scanning the electrical differential encoder, its electrical Measurement signals from the electronic evaluation and control be evaluated. The mechanical torque on for example, on which the drive torque is transmitted Genden wave as a measuring element on a deformation body with a torsional deformation under torque load lies. Elastic amplifications are used to amplify the measured values kungs or translation lever used, which in about Tangential direction between the shaft and the deformation body turned on and with their two elastic Legs can be connected to these parts. The About Settling levers carry a donor ring, which as a plan surface formed annular end face of the diffe limit switch (analog displacement sensor) is scanned without contact. The arrangement is such that the ela tical transmission lever the angle of rotation of the shaft not only reinforced as a mechanical path variable, but in an axial movement of the encoder ring is implemented. To For this purpose, the translation lever with an elasti the headpiece or the like provided with which they on the donor ring are connected. In this known system the torque measurement directly at the drive torque transmitting shaft, so that the components of the mechanical Sensor designed accordingly strong and large Dimensions must be preserved.

Ausgehend von dem Überlastgetriebe nach der DE-OS 34 25 638 liegt der Erfindung vor allem die Aufgabe zugrunde, dieses Getriebe so weiter zu gestalten, daß auf die Anordnung der Dehnungsmeßstreifen am Meßstab und entsprechend auf die Verwendung von elektrischen Schleifkontakten zur Meßwert übertragung verzichtet werden kann, wobei zugleich eine kompakte, auch unter rauhen Einsatzbedingungen unempfind liche und funktionssichere Ausgestaltung des Drehmoment meßsystems angestrebt wird.Starting from the overload gearbox according to DE-OS 34 25 638 the invention is primarily the object of this To continue to design gear so that on the arrangement of Strain gauges on the dipstick and accordingly on the Use of electrical sliding contacts for the measured value transmission can be dispensed with, at the same time one compact, insensitive even under harsh operating conditions Liche and reliable design of the torque measuring system is sought.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Drehmomentmeßsystem einen mechanischen Drehmoment aufnehmer mit einem Meßglied aufweist, das im Axialabstand von der Drehschlußverbindung mit dem Meßstab verbunden ist, und daß das Drehmomentmeßsystem ferner mit einem den Ver drehungswinkel des Meßgliedes erfassenden elektrischen Drehmomentgeber versehen ist, der zur Übertragung der Meß signale mit der Auswerte- und Steuereinheit elektrisch verbunden ist. Vorzugsweise besteht der Drehmomentgeber aus einem Analog-Weggeber. According to the invention, the aforementioned object is achieved in that that the torque measurement system has a mechanical torque has transducer with a measuring element that is in the axial distance is connected to the dipstick by the rotary connection, and that the torque measurement system also with a Ver angle of rotation of the measuring element detecting electrical Torque encoder is provided, which is used to transmit the measuring signals with the evaluation and control unit electrical connected is. The torque transmitter is preferably present from an analog displacement sensor.

Nach der Erfindung wird demgemäß bei dem gattungsgemäßen Getriebe anstelle der Dehnungsmeßstreifen ein mechanisch arbeitender Drehmomentaufnehmer verwendet, mit dem der Torsions- bzw. Verdrehwinkel der die Antriebsleistung übertragenden Getriebewelle mit Hilfe des in dieser ange ordneten Meßstabes im Betrieb ständig ermittelt und über das mechanische Meßglied, vorzugsweise mit mechanischer Meßwertverstärkung, in eine mechanische Stellgröße umge setzt wird, die von dem Drehmomentgeber erfaßt wird, wobei die vom Drehmomentgeber gelieferten elektrischen Meßwert signale der elektronischen Auswerte- und Steuereinheit zugeführt werden. Dabei wird zweckmäßig, wie an sich be kannt, ein Drehmomentgeber verwendet, mit dem eine berüh rungslose Drehmomenterfassung möglich ist. Dies läßt sich z.B. mit Hilfe eines an sich bekannten induktiven Dreh momentgebers erreichen. Dabei kann die Anordnung mit Vor teil so getroffen werden, daß der gegenüber dem Meßglied feststehende Drehmomentgeber eine dem Meßglied zugeordnete ringförmige Geberfläche eines Geberteils berührungslos abtastet. Für den mechanischen Drehmomentaufnehmer lassen sich bekannte Vorrichtungen zur mechanischen Drehmoment messung verwenden.According to the invention is accordingly in the generic Gearbox mechanical instead of strain gauges working torque transducer with which the Torsion or twist angle of the drive power transmitting gear shaft with the help of this assigned measuring rod in operation constantly determined and over the mechanical measuring element, preferably with mechanical Measured value amplification, converted into a mechanical manipulated variable is set, which is detected by the torque sensor, wherein the electrical measured value supplied by the torque sensor signals from the electronic evaluation and control unit are fed. It is useful, as per itself knows, uses a torque sensor with which a touch smooth torque detection is possible. This can be done e.g. with the help of a known inductive rotation reach the momentum. The arrangement can be done with be taken so that the opposite of the measuring element fixed torque sensor assigned to the measuring element annular sensor surface of a sensor part without contact scans. Leave for the mechanical torque transducer known devices for mechanical torque use measurement.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungs gemäßen Getriebes ergibt sich, wenn bei dem aus der DE-OS 34 25 638 bekannten Getriebe ein mechanischer Drehmoment aufnehmer zur Anwendung kommt, wie er im Prinzip aus der oben genannten Literaturstelle der VDI-Berichte bekannt ist. Hierbei ergibt sich zugleich der Vorteil, daß von dem Drehmomentmeßsystem nicht das gesamte über die Getriebe welle übertragene Drehmoment aufgenommen werden muß, son dern nur das erheblich kleinere Drehmoment des in der Getriebewelle angeordneten, mit der Getriebewelle umlau fenden Meßstabes. A particularly advantageous embodiment of the invention according to the gearbox results when the from DE-OS 34 25 638 known gear mechanical torque sensor is used, as it is in principle from the known above-mentioned reference of the VDI reports is. This also has the advantage that the Torque measurement system not all over the gearbox shaft transmitted torque must be included, son only the significantly smaller torque of the in the Gear shaft arranged, umlau with the gear shaft measuring stick.

Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes und seines Drehmomentmeßsystems wird das genannte Meßglied über eine mechanische Meßwertverstärkervorrichtung mit dem vom Drehmomentgeber abgetasteten Geberteil gekop pelt, welches zweckmäßig aus einem für diese Zwecke bekann ten Geberring besteht, dessen als Planfläche ausgebildete ringförmige Geberfläche von dem Drehmomentgeber berührungs los abgetastet wird. Für die Meßwertverstärkervorrichtung können Übersetzungshebel oder Hebelgetriebe od.dgl. verwen det werden. Es eignen sich hierfür auch die bekannten feder elastischen und zweischenkligen Übersetzungshebel, die etwa in Tangentialanordnung zwischen dem Meßglied und dem Geber ring angeordnet werden und dabei mit ihrem einen Schenkel am Meßglied und mit ihrem anderen Schenkel an einem mit der Getriebewelle fest verbundenen Flanschkörper od.dgl. befestigt sind, wobei sie mit ihrem ein elastisches Gelenk bildenden Kopfende am axialbeweglichen Geberring angeschlos sen werden. Solche Übersetzungshebel ermöglichen eine Um setzung der Verdrehwinkel in eine Axialbewegung des Geber ringes, so daß sich der jeweilige Verdrehwinkel und damit das jeweilige Drehmoment über die Axialbewegung des Geber ringes mit Hilfe einfacher Analog-Weggeber als Drehmoment geber erfassen läßt.In the preferred embodiment of the invention Transmission and its torque measurement system is called Measuring element via a mechanical measuring amplifier device with the sensor part scanned by the torque sensor pelt, which can be conveniently known from one for these purposes ten donor ring exists, which is designed as a flat surface annular sensor surface touching the torque sensor is going to be scanned. For the measurement amplifier device can translation lever or lever gear or the like. use be det. The known springs are also suitable for this elastic and two-legged transmission lever, which is about in tangential arrangement between the measuring element and the encoder be arranged ring and with one leg on the measuring element and with her other leg on one with the gear shaft firmly connected flange body or the like. are attached, with their an elastic joint forming head end connected to the axially movable encoder ring will be. Such translation levers enable an order setting the angle of rotation in an axial movement of the encoder ringes, so that the respective angle of rotation and thus the respective torque via the axial movement of the encoder ringes using simple analog displacement sensors as torque can be recorded.

Das Drehmomentmeßsystem mit dem Meßglied und dem Geber be findet sich zweckmäßig auf der der Abtriebsseite der Ge triebewelle gegenüberliegenden Seite. Es kann hier ge schützt im Getriebegehäuse oder in einem Anbaugehäuse des Getriebes angeordnet werden.The torque measuring system with the measuring element and the encoder be is conveniently located on the output side of the Ge drive shaft opposite side. It can be here protects in the gearbox or in an extension housing of the Gear can be arranged.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale sind in den einzelnen Ansprüchen angegeben. Das genannte Meßglied be steht zweckmäßig aus einem mit dem Meßstab endseitig ver bundenen Flanschkörper od.dgl., der bei Vorhandensein eines Geberringes von diesem umschlossen wird. Die Getriebewelle ist zweckmäßig im Bereich des Meßgliedes mit dem Ende des Meßstabes in Verdrehrichtung elastisch gekoppelt. Dies kann in vorteilhafter Weise derart geschehen, daß die Getriebe welle oder ein mit ihr verbundenes Bauteil endseitig einen Flansch mit einem Anschlußstück trägt, das über elastische Zwischenglieder, z.B. elastische Lamellen, mit dem Meßglied bzw. mit dessen am Meßstab angeordneten Träger gekoppelt wird. Die Überlastkupplung ist zweckmäßig der genannten Getriebewelle zugeordnet. Vorzugsweise besteht sie, wie bekannt, aus einer hydraulisch lüftbaren Kupplung mit Zu führung des hydraulischen Druckmediums über eine Drehdurch führung, deren Drehglied mit der Getriebewelle fest verbun den ist und von dem Meßstab durchgriffen wird. Der Meßstab ist, wie ebenfalls bekannt, vorteilhafterweise geteilt. Er besteht in diesem Fall aus einem Kupplungsstab und einem vergleichsweise kurzen torsionselastischen Meßstab, wobei beide Stäbe zweckmäßig über eine axial lösbare Kupplung innerhalb der Getriebewelle drehschlüssig verbunden werden. Der Meßstab läßt sich hierbei zur Rückseite hin aus der Getriebewelle herausziehen bzw. von dieser Seite her ein bauen, während der Kupplungsstab über die Drehschlußverbin dung so mit der Getriebewelle verbunden ist, daß er sich zur anderen Seite her aus der Getriebewelle herausziehen bzw. in diese einführen läßt. Die Verbindung der beiden Stäbe erfolgt vorteilhafterweise mittels einer axialen Spannschraube.Further advantageous design features are in the specified individual claims. The said measuring element be is useful from a ver with the dipstick tied flange body or the like. In the presence of a Encoder ring is enclosed by this. The gear shaft is useful in the area of the measuring element with the end of Dipstick elastically coupled in the direction of rotation. This can advantageously done in such a way that the gear shaft or a component connected to it at the end Flange with a connector that carries elastic Intermediate links, e.g. elastic slats, with the measuring element or coupled to the carrier arranged on the measuring rod becomes. The overload clutch is expedient of the above Assigned gear shaft. It preferably consists of how known from a hydraulically ventilated clutch with Zu guidance of the hydraulic pressure medium via a rotating passage guide, the rotating member firmly connected to the gear shaft is and is penetrated by the dipstick. The dipstick is, as is also known, advantageously divided. He in this case consists of a coupling rod and a comparatively short torsionally elastic dipstick, whereby expediently both rods via an axially releasable coupling be connected in a rotationally locking manner within the gear shaft. The dipstick can be moved to the rear of the Pull out the gear shaft or insert it from this side build while the coupling rod over the rotary connection dung is connected to the gear shaft so that it pull out of the gear shaft to the other side or can be introduced into this. The connection of the two Rods are advantageously made by means of an axial one Clamping screw.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is described below in connection with the in the drawing shown embodiment explained in more detail. The drawing shows:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Getriebe mit Überlastsicherung im Bereich seiner Getriebeabtriebswelle mit dem zuge ordneten Drehmomentmeßsystem und Überlastkupplung im Axialschnitt; Figure 1 shows a transmission according to the invention with overload protection in the area of its transmission output shaft with the associated torque measurement system and overload clutch in axial section.

Fig. 2 ebenfalls im Axialschnitt den rückwär tigen Teil der Getriebeabtriebswelle mit dem Drehmomentmeßsystem zusammen mit dem mechanischen Meßwertaufnehmer und dem Drehmomentgeber; Fig. 2 also in axial section, the rear part of the transmission output shaft with the torque measuring system together with the mechanical transducer and the torque transmitter;

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. 2. Fig. 3 is a section according to line III-III of FIG. 2.

Das in der Zeichnung dargestellte Getriebe mit Uberlastsiche rung stimmt in wesentlichen Teilen mit dem Getriebe nach der DE-OS 34 25 638 überein, auf deren Offenbarungsinhalt hier Bezug genommen werden kann. Das Getriebe, das bevorzugt für leistungsstarke Kettenantriebe und insbesondere zur Verwen dung für den Antrieb eines kettengezogenen Kohlenhobels od. dgl. bestimmt ist, weist die im Getriebegehäuse 1 gelagerte Getriebewelle 2 auf, der das Drehmomentmeßsystem und die Überlastkupplung zugeordnet ist und die vorzugsweise von der Getriebeabtriebswelle gebildet wird. Das Getriebegehäu se 1, das nur in Fig. 2 angedeutet ist, weist mehrere Stirnrad-Getriebestufen auf. Koaxial zu der Getriebewelle 2 ist im Getriebegehäuse die als Lamellenkupplung ausgebilde te Überlastkupplung 3 angeordnet. Diese weist einen äußeren ringförmigen Lamellenträger 4 und einen konzentrisch darin liegenden inneren Lamellenträger 5 auf, der über eine Kerb verzahnung 6 od.dgl. drehschlüssig mit der Getriebewelle 2 verbunden ist. Das Lamellenpaket der Überlastkupplung 3 ist mit 7 bezeichnet. Die Überlastkupplung ist so ausgebildet, daß sie durch Federkraft geschlossen und hydraulisch ge lüftet werden kann. Mit 8 ist ein die Getriebewelle 2 um greifender und auf dem inneren Lamellenträger 5 axial ge führter Ringkolben bezeichnet, der zusammen mit dem Lamel lenträger 5 einen ringförmigen hydraulischen Druckraum 9 ausbildet, bei dessen Druckbeaufschlagung die Überlast kupplung 3 gelüftet wird. The transmission shown in the drawing with overload protection corresponds in substantial parts with the transmission according to DE-OS 34 25 638, to the disclosure of which reference can be made here. The transmission, which is preferably intended for high-performance chain drives and in particular for use for driving a chain-drawn coal plane or the like, has the transmission shaft 2 mounted in the transmission housing 1 , which is associated with the torque measuring system and the overload clutch, and which is preferably from the transmission output shaft is formed. The Getriebegehäu se 1 , which is only indicated in Fig. 2, has several spur gear stages. Coaxial to the gear shaft 2 , the overload clutch 3 , which is designed as a multi-plate clutch, is arranged in the gear housing. This has an outer annular disk carrier 4 and an inner disk carrier 5 lying concentrically therein, which has a serration 6 or the like. is rotationally connected to the gear shaft 2 . The disk set of the overload clutch 3 is designated 7 . The overload clutch is designed so that it can be closed by spring force and hydraulically released ge. With 8 , the gear shaft 2 is interfering and on the inner disk carrier 5 axially GE guided annular piston, which together with the disk carrier 5 forms an annular hydraulic pressure chamber 9 , when the pressure is applied, the overload clutch 3 is released.

Der Antrieb der Getriebewelle 2 erfolgt von der Getriebe eingangsseite her über die im Getriebe angeordneten Getrie beräder, von denen in Fig. 1 das der Getriebewelle 2 zuge ordnete Stirnrad mit 10 bezeichnet ist. Dieses sitzt auf einer mit dem äußeren Lamellenträger 4 fest verbundenen Hülse 11, die in einem Wälzlager 12 im Getriebegehäuse gelagert ist. Im Betrieb wird demgemäß die Getriebewelle 2 über das Stirnrad 10, die Hülse 11 und die geschlossene Kupplung 3 angetrieben. Mit 13 ist ein auf dem Ausgangs ende der Getriebewelle 2 sitzendes Antriebsrad bezeichnet, das z.B. aus einem Kettenrad (Hobelkettenrad) besteht.The drive of the transmission shaft 2 takes place from the transmission input side via the transmission wheels arranged in the transmission, of which in FIG. 1 the spur gear assigned to the transmission shaft 2 is designated by 10 . This sits on a sleeve 11 which is fixedly connected to the outer disk carrier 4 and which is mounted in a roller bearing 12 in the transmission housing. In operation, the gear shaft 2 is driven via the spur gear 10 , the sleeve 11 and the closed clutch 3 . With 13 a drive wheel is seated on the output end of the gear shaft 2 , which consists, for example, of a chain wheel (planing chain wheel).

Die Druckbeaufschlagung des ringförmigen Druckraumes 9 erfolgt, wie bekannt, über eine Drehdurchführung 14, die ein mit dem anderen Ende der Getriebewelle 2 fest verbun denes Drehglied 15 aufweist, welches einen axialen Fortsatz der Welle 2 bildet und in einem Gehäuseteil 17 in Lagern 16 gelagert ist. Am Gehäuseteil ist ein als Schnellschaltven til ausgebildetes Magnetventil 18 angeordnet, bei dessen Schaltung das hydraulische Druckmedium über die Drehdurch führung 14 dem Druckraum 9 der Überlastkupplung 3 zugeführt wird. Das Drehglied 15 der Drehdurchführung weist die für die Druckmittelzuführung erforderlichen axialen und radi alen Kanäle 19 und 20 auf.The pressurization of the annular pressure chamber 9 takes place, as is known, via a rotary leadthrough 14 , which has a fixed connection with the other end of the gear shaft 2 , the rotary member 15 , which forms an axial extension of the shaft 2 and is mounted in a housing part 17 in bearings 16 . On the housing part is designed as a Schnellschaltven valve designed solenoid valve 18 , when switching the hydraulic pressure medium through the rotary guide 14, the pressure chamber 9 of the overload clutch 3 is supplied. The rotary member 15 of the rotary union has the axial and radial channels 19 and 20 required for the pressure medium supply.

Die Getriebewelle 2 ist auf ganzer Länge axial durchbohrt, wobei sich die Axialbohrung 21 durch das Drehglied 15 hin durch forterstreckt. Die Axialbohrung 21 nimmt einen tor sionselastischen Meßstab 22 zusammen mit einem ihn verlän gernden Kupplungsstab 23 auf. Letzterer ist an seinem dem Meßstab 22 abgewandten Ende mit dem hier befindlichen Ende der Getriebewelle 2 über eine Drehschlußverbindung 24 fest verbunden, so daß er zusammen mit der angetriebenen Welle 2 umläuft. Die Drehschlußverbindung 24 ist zweckmäßig als lösbare Verbindung ausgebildet, so daß sich der Kupplungs stab 21 von der Ausgangsseite der Getriebewelle 2 her in die mittige Axialbohrung 21 einführen oder zu dieser Seite hin aus der Axialbohrung 21 herausziehen läßt. Der Meßstab 22 wird von der gegenüberliegenden Seite her in die Axial bohrung 21 des Drehgliedes 15 und der Welle 2 eingeführt und mit seinem innenliegenden Ende über eine Stabkupplung 25 mit dem Kupplungsstab 21 drehschlüssig verbunden. Die Kupplung 25 ist als axiale Spannkupplung ausgeführt. Die Verbindung erfolgt mittels einer Spannschraube 26, die eine Axialbohrung 27 des Meßstabes 22 durchgreift und mit ihrem Gewindeende 28 in eine axiale Gewindebohrung am Ende des Kupplungsstabes 21 eingeschraubt wird, wodurch die mit Kegelflächen ineinandergreifenden Enden der beiden Stäbe 21 und 22 fest miteinander verspannt werden. Durch Lösen der Spannschraube 26 läßt sich die Stabkupplung aufheben, so daß der Meßstab 22 mit der Spannschraube nach hinten aus der Axialbohrung 21 herausgezogen werden kann. Der Kopf 29 der Spannschraube 28 stützt sich am außenliegenden Ende des Meßstabes 22 gegen eine Scheibe 30 ab.The transmission shaft 2 is axially drilled along its entire length, the axial bore 21 extending through the rotary member 15 . The axial bore 21 receives a tor sion-elastic measuring rod 22 together with a coupling rod 23 extending it. The latter is fixedly connected at its end facing away from the measuring rod 22 to the end of the transmission shaft 2 located here via a rotary connection 24 so that it rotates together with the driven shaft 2 . The rotating end connection 24 is conveniently formed as a detachable connection, so that the coupling rod 21 introduced from the output side of the transmission shaft 2 fro in the central axial bore 21 or can be pulled out toward this side of the axial bore 21st The dipstick 22 is inserted from the opposite side into the axial bore 21 of the rotary member 15 and the shaft 2 and connected with its inner end via a rod coupling 25 with the coupling rod 21 in a rotationally locking manner. The coupling 25 is designed as an axial tension coupling. The connection is made by means of a clamping screw 26 which passes through an axial bore 27 of the measuring rod 22 and is screwed with its threaded end 28 into an axial threaded bore at the end of the coupling rod 21 , whereby the ends of the two rods 21 and 22 which engage with conical surfaces are firmly clamped together. By loosening the clamping screw 26 , the rod coupling can be released so that the measuring rod 22 can be pulled out of the axial bore 21 with the clamping screw to the rear. The head 29 of the clamping screw 28 is supported on the outer end of the measuring rod 22 against a washer 30 .

An dem rückwärtigen Ende des Drehgliedes 15 ist ein Ring flansch 31 befestigt, der somit Teil der Getriebewelle 2 ist und mit dieser umläuft. Mit dem Flansch 31 mittels Schrauben 32 fest verbunden ist ein ringförmiges Anschluß stück 33, welches das außenliegende Ende des Meßstabes 22 umschließt. Der Meßstab 22 weist an diesem Ende ein aus einer Ringscheibe od.dgl. bestehendes Meßglied 34 auf, das z.B. mittels Schrauben mit einem am Ende des Meßstabes 22 befestigten Tragring 35 fest verbunden ist. Letzterer wird von dem ringförmigen Anschlußstück 34 umschlossen. Die beiden Teile 33 und 34, 35 sind untereinander in Verdreh richtung des Meßstabes 22 und der Getriebewelle 2 ela stisch gekoppelt. Die Kopplung erfolgt über elastische Zwischenglieder in Gestalt elastischer Lamellen 36 aus Metall, die auch aus dünnen Ringlamellen bestehen können. At the rear end of the rotary member 15 , a ring flange 31 is attached, which is thus part of the transmission shaft 2 and rotates with it. With the flange 31 by means of screws 32 is an annular connecting piece 33 which encloses the outer end of the dipstick 22 . The measuring rod 22 has a ring disk or the like at this end. existing measuring element 34 , which is fixedly connected, for example by means of screws, to a support ring 35 fastened to the end of the measuring rod 22 . The latter is enclosed by the annular connector 34 . The two parts 33 and 34 , 35 are coupled to each other in the direction of rotation of the dipstick 22 and the gear shaft 2 ela tically. The coupling takes place via elastic intermediate members in the form of elastic metal slats 36 , which can also consist of thin ring slats.

Wesentlich ist, daß sich hier der Meßstab 22 relativ zur Getriebewelle 2 verdrehen kann. Da der Meßstab 22 über den Kupplungsstab 21 und die Drehschlußverbindung 24 am ande ren Wellenende mit der Getriebewelle 2 drehfest verbunden ist, unterliegt er zusammen mit der Getriebewelle einer Torsionsverformung, wenn über die Getriebewelle die An triebsleistung übertragen wird. Es versteht sich, daß die Torsionskräfte im Meßstab 22 aber erheblich kleiner sind als an der Getriebewelle 2.It is essential that the dipstick 22 can rotate relative to the gear shaft 2 here. Since the dipstick 22 via the coupling rod 21 and the rotary connection 24 at the other end of the shaft with the gear shaft 2 is rotatably connected, it is subject to a torsional deformation together with the gear shaft when the drive power is transmitted to the gear shaft. It goes without saying that the torsional forces in the measuring rod 22 are, however, considerably smaller than on the gear shaft 2 .

Die Drehmomentenmessung an der Getriebewelle 2 erfolgt über die Torsionsverformung des Meßstabes 22 mit Hilfe des am hinteren Ende der Getriebewelle 2 angeordneten Dreh momentmeßsystems 37, das in den Fig. 2 und 3 in größerem Maßstab gezeigt ist. Das Drehmomentmeßsystem weist einen mechanischen Drehmomentaufnehmer mit dem Meßglied 34 auf, das mit dem außenliegenden Ende des Meßstabes 22 dreh schlüssig verbunden ist und daher bei Torsion der Getriebe welle 2 und des Meßstabes 22 eine Verdrehung relativ zu der Getriebewelle und deren Flansch 31 ausführt, wobei die elastische Kopplung dieser Teile über die elastischen Elemente 36 diese Verdrehungen zuläßt. Der Verdrehwinkel ist abhängig von der Größe des Drehmomentes. Über die Messung des Verdrehwinkels läßt sich daher das Drehmoment an der Getriebewelle 2 in jedem Betriebszustand messen. Der relative Verdrehungswinkel zwischen dem Meßglied 34 und dem benachbarten Ende der Getriebewelle bzw. dem Flansch 31 wird mit Hilfe eines Drehmomentgebers 38 er faßt, der die elektrischen Meßwertsignale einer elektro nischen Auswerte- und Steuereinheit 39 zuführt. Der mecha nische Drehmomentaufnehmer ist dabei so ausgebildet, daß eine mechanische Meßwertverstärkung sowie eine Umleitung der gemessenen Verdrehwinkel in eine Axialbewegung eines Geberringes 40 erfolgt, der U-förmig profiliert ist und das Meßglied 34 umschließt. Der Geberring 40 weist eine als Planfläche ausgebildete Stirnfläche 41 auf, die von dem Drehmomentgeber 38 berührungslos abgetastet wird. Die Verdrehung des Meßstabes 22 wird mit Hilfe elastischer Übersetzungshebel 42 verstärkt und in eine Axialbewegung des Geberringes 40 umgesetzt. Wie Fig. 3 zeigt, sind über den Umfang verteilt mehrere, hier drei Übersetzungshebel 42 in etwa Tangentialanordnung zu dem Meßstab 22 bzw. zu dem Anschlußstück 33 angeordnet. Die Übersetzungshebel 42 sind, wie bekannt, als zweischenklige Hebel ausgeführt und mit ihrem einen federelastischen Schenkel 43 rückseitig, z.B. durch Verschraubung, am Meßglied 34 angeschlossen, während sie mit ihrem anderen federelastischen Schenkel 44 am Anschlußstück 33. z.B. durch Verschraubung befestigt sind, das wie erwähnt, mit der Getriebewelle 2 über den Flansch 31 und das Drehglied 15 drehschlüssig verbunden ist. Die Verbindung der Übersetzungshebel 42 mit den Teilen 33 und 34 erfolgt in Nähe der freien Enden der Schenkel 33 und 44. Am gegenüberliegenden Ende sind die Übersetzungs hebel 42 über Schraubenverbindungen 45 mit dem Geberring 40 verbunden. Die Übersetzungshebel 42 sind an diesen Anschlußstellen mit einem ein elastisches Gelenk bilden den Kopfende 46 versehen. Die Anordnung ist demgemäß in bekannter Weise so getroffen, daß bei Relativverdrehung zwischen den Teilen 33 und 34 und damit bei Torsionsver formung der Getriebewelle 2 und entsprechend des Meßstabes 22 über die Übersetzungshebel 42 eine Axialbewegung des Geberringes 40 in Pfeilrichtung A erfolgt, wobei die Axialverstellung des Geberringes 40 ein Maß für die Tor sionsverformung der Getriebewelle 2 und damit ein Maß für das von der Getriebewelle 2 übertragene Drehmoment ist.The torque measurement on the transmission shaft 2 takes place via the torsional deformation of the measuring rod 22 with the help of the torque measuring system 37 arranged at the rear end of the transmission shaft 2 , which is shown in FIGS . 2 and 3 on a larger scale. The torque measuring system has a mechanical torque transducer with the measuring member 34 , which is rotationally connected to the outer end of the measuring rod 22 and therefore rotates relative to the transmission shaft and its flange 31 with torsion of the transmission shaft 2 and the measuring rod 22 , the elastic coupling of these parts via the elastic elements 36 allows these twists. The angle of rotation depends on the size of the torque. The torque on the gear shaft 2 can therefore be measured in any operating state by measuring the angle of rotation. The relative angle of rotation between the measuring element 34 and the adjacent end of the transmission shaft or the flange 31 is captured by means of a torque sensor 38 , which supplies the electrical measured value signals to an electronic evaluation and control unit 39 . The mechanical African torque transducer is designed so that a mechanical measurement gain and a redirection of the measured angle of rotation takes place in an axial movement of a transmitter ring 40 , which is profiled in a U-shape and encloses the measuring element 34 . The encoder ring 40 has an end face 41 designed as a flat face, which is sensed by the torque transmitter 38 without contact. The rotation of the measuring rod 22 is increased by means of elastic transmission lever 42 and converted into an axial movement of the encoder ring 40 . As shown in FIG. 3, several, here three, transmission levers 42 are arranged in an approximately tangential arrangement with the measuring rod 22 and the connecting piece 33 distributed over the circumference. As is known, the transmission levers 42 are designed as two-leg levers and are connected on the back, for example by screwing, to the measuring element 34 with their one resilient leg 43 , while they are connected to the connecting piece 33 with their other resilient leg 44 . are fastened, for example, by screwing which, as mentioned, is connected to the transmission shaft 2 via the flange 31 and the rotary member 15 in a rotationally locking manner. The transmission lever 42 is connected to the parts 33 and 34 in the vicinity of the free ends of the legs 33 and 44 . At the opposite end, the translation lever 42 are connected via screw connections 45 to the encoder ring 40 . The translation lever 42 are provided at these connection points with an elastic hinge form the head end 46 . The arrangement is accordingly made in a known manner so that with relative rotation between the parts 33 and 34 and thus with Torsionsver deformation of the transmission shaft 2 and corresponding to the dipstick 22 via the translation lever 42, an axial movement of the encoder ring 40 in the direction of arrow A takes place, the axial adjustment of the Encoder ring 40 is a measure of the tor sion deformation of the gear shaft 2 and thus a measure of the torque transmitted by the gear shaft 2 .

Die Axialposition des Geberringes 40 wird, wie erwähnt, von dem Drehmoment 38 berührungslos abgetastet, der zur Stirnfläche 41 des Geberringes 40 ausgerichtet ist. Der Drehmomentgeber 38 weist zweckmäßig mindestens einen Ana log-Weggeber, z.B. einen induktiv arbeitenden Analog-Weg geber auf, der den jeweiligen Axialabstand zu dem Geber ring 40 mißt und die elektrischen Meßwertsignale der elek tronischen Auswerte- und Steuereinheit 39 zuführt, die zu sammen mit dem Drehmomentgeber 38 am Getriebe feststehend angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Drehmomentgeber 38, wie ebenfalls bekannt, als berührungsloser Differenzgeber ausgebildet, der einen zweiten Analog-Weggeber aufweist, um Axialbewegungen des Geberringes 40, die nicht auf Tor sion der Welle beruhen, sondern z.B. auf Temperaturdehnun gen, Lagerspiele u.dgl., zu kompensieren.As mentioned, the axial position of the encoder ring 40 is sensed without contact by the torque 38 , which is aligned with the end face 41 of the encoder ring 40 . The torque sensor 38 expediently has at least one ana log displacement sensor, for example an inductive analog displacement sensor, which measures the respective axial distance to the encoder ring 40 and supplies the electrical measured value signals to the electronic evaluation and control unit 39 , which together with the torque sensor 38 is arranged fixed on the transmission. Preferably, the torque sensor 38 , as is also known, is designed as a contactless differential sensor, which has a second analog displacement sensor, for axial movements of the sensor ring 40 , which are not based on torque of the shaft, but, for example, on temperature expansion, bearing play and the like. to compensate.

Die elektronische Auswerte- und Steuereinheit 39 verarbei tet die elektrischen Meßwertsignale des Drehmomentgebers 38 und schaltet im Überlastfall das Magnetventil 18, das damit die Druckmittelzuführung zu dem Druckraum 9 der Über lastkupplung 3 öffnet, so daß diese gelüftet und damit der Getriebeausgang von der Antriebsseite getrennt wird.The electronic evaluation and control unit 39 processes the electrical measured value signals of the torque sensor 38 and switches the solenoid valve 18 in the event of an overload, which thus opens the pressure medium supply to the pressure chamber 9 of the overload clutch 3 , so that it is released and the transmission output is thus separated from the drive side .

Abweichend von dem vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das erfindungsgemäße Getriebe aber auch mit einem mechanischen Meßwertaufnehmer anderer Bauart ausgestattet werden, wobei auch in diesem Fall zweckmäßig mit einer Meßwertverstärkung gearbeitet wird. Diese Meß wertverstärkung läßt sich mit Hilfe von Getreiberädern, Hebelsystemen u.dgl. bewerkstelligen. Dabei ist es auch nicht unbedingt erforderlich, daß der Verdrehwinkel, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, in eine ihm proportionale Axialbewegung eines Geberringes od.dgl. umgewandelt wird, der eine berührungslose Abtastung mit Hilfe eines als Analog-Weggebers ausgebildeten Drehmomentgebers gestattet. Es ist im übrigen ersichtlich, daß das gesamte Drehmoment meßsystem sehr klein baut und sich ohne weiteres im Getrie begehäuse oder einem Anbaugehäuse des Getriebes unterbrin gen läßt. Das System unterliegt keinen Verschleiß und ist unempfindlich gegenüber Schmutz. Vorteilhaft ist auch die einfache Montage und Demontage der Teile.Notwithstanding the preferred described above Embodiment can, however, the transmission according to the invention also with a different type of mechanical sensor be equipped, in this case also useful working with a measurement gain. This measurement value can be increased with the help of driving wheels, Lever systems and the like accomplish. It is also there not absolutely necessary that the twist angle, such as shown in the embodiment, in a proportional to it Axial movement of a donor ring or the like. is converted which is a contactless scan using an as Analog encoder trained torque encoder allowed. It can also be seen that the total torque measuring system is very small and can easily be installed in the transmission housing or an add-on housing for the gearbox gen leaves. The system is not subject to wear and tear insensitive to dirt. That is also advantageous easy assembly and disassembly of the parts.

Claims

1.Gearbox with overload protection, in particular for chain drives in mining extraction machines, with a tor sion-elastic measuring rod, which is arranged as a measuring shaft coaxially in a torque-transmitting transmission shaft, preferably as the transmission output shaft, and connected to the transmission shaft via a rotary connection so that it is subject to a torsion deformation with the gear shaft, and with a torque measuring system assigned to the measuring rod, in addition to an electronic evaluation and control unit which, in the event of an overload, switches an overload clutch separating the gear output from the drive side, characterized in that the torque measuring system measures a mechanical torque with a measuring element ( 34 ), the axial distance from the rotary connection ( 24 ) with the measuring rod ( 22 ) is connected, and that the torque measuring system further with an angle of rotation of the measuring element ( 34 ) detecting electrical torque Ver ( 38 ) is seen, which is electrically connected to the evaluation and control unit ( 39 ) for transmitting the measurement signals.

2. Transmission according to claim 1, characterized in that the fixed against the measuring element ( 34 ) torque sensor ( 38 ) one of the measuring element ( 34 ) associated annular sensor surface ( 41 ) scans contactlessly.

3. Transmission according to claim 2, characterized in that the annular encoder surface ( 41 ) is located on a transmitter part designed as a transmitter ring ( 40 ).

4. Transmission according to one of claims 1 to 3, characterized in that the transmission shaft ( 2 ) in the region of the measuring element ( 34 ) with the end of the measuring rod ( 22 ) is elastically coupled in the direction of rotation.

5. Transmission according to one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring element ( 34 ) or the associated transmitter part ( 40 ) is assigned a mechanical measurement amplifier device.

6. Transmission according to claim 5, characterized in that the measurement amplifier device consists of one or more transmission levers ( 42 ).

7. Transmission according to claim 6, characterized in that the translation lever ( 42 ), as known, as the angle of rotation of the measuring element ( 34 ) in an axial movement of the encoder ring ( 40 ) converting resilient two-armed lever are formed, which is approximately tangential between the Measuring element ( 34 ) and the encoder ring ( 40 ) arranged and with one leg ( 43 ) on the measuring element ( 34 ) and with its other leg ( 44 ) on a flange body ( 31 ) or the like which is firmly connected to the gear shaft ( 2 ). are fastened, with their head end ( 46 ) forming an elastic joint being connected to the axially movable sensor ring ( 40 ).

8. Transmission according to one of claims 1 to 7, characterized in that the torque measuring system with the measuring element ( 34 ) and the torque transmitter ( 38 ) on the output side of the transmission output shaft ( 2 ) opposite side of the transmission, preferably in an attachment housing of the transmission, is arranged.

9. Transmission according to one of claims 1 to 8, characterized in that the measuring element ( 34 ) from a flange body connected to the measuring rod ( 22 ) connected at the end or the like. consists.

10. Transmission according to one of claims 3 to 9, characterized in that the encoder ring ( 40 ) engages around the measuring element ( 34 ).

11. Transmission according to one of claims 1 to 10, characterized in that the torque transmitter ( 38 ), as is known, is a differential encoder, the one associated with the encoder ring ( 40 ), this non-contact from scanning analog displacement sensor and one of the measuring element ( 34 ) associated, this non-contact scanning second analog displacement sensor.

12. Transmission according to one of claims 1 to 11, characterized in that the measuring rod ( 22 ) with the gear shaft ( 2 ) fixedly connected rotary member ( 15 ) passes through axially, the hydraulic rotary guide ( 14 ) for the hydraulic switchable overload clutch ( 3 ) forms, which encloses the transmission shaft ( 2 ) or an extension thereof, and that in the hydraulic pressure medium supply line, which can be controlled by the evaluation and control unit ( 39 ) and is designed as a quick-switching valve, a solenoid valve ( 18 ).

13. Transmission according to one of claims 1 to 12, characterized in that the measuring rod ( 22 ) in the axial bore ( 21 ) of the transmission shaft via an axially releasable coupling ( 25 , 26 , 28 ), preferably in the form of a tension coupling, with a coupling rod ( 23 ) is rotationally connected, which is connected on the output side of the gear shaft ( 2 ) with this via the rotational connection ( 24 ).

14. A transmission according to claim 13, characterized in that the measuring rod ( 22 ) has an axial bore ( 27 ) for a clamping screw ( 26 ) which can be screwed into a threaded bore of the coupling rod ( 23 ).

15. Transmission according to one of claims 4 to 14, characterized in that the transmission shaft ( 2 ) or the rotary member connected to it ( 15 ) of the rotary lead end carries a flange ( 31 ) with a connecting piece ( 33 ), which about elastic intermediate members ( 36 ), such as elastic lamellae, are coupled to the measuring member ( 34 ) or to the support ( 35 ) arranged on the measuring rod ( 22 ).

16. Transmission according to one of claims 1 to 15, characterized in that the evaluation and control unit ( 39 ) is arranged together with the torque transmitter ( 38 ) and the solenoid valve ( 18 ) in the transmission housing or in an attachment housing connected to the transmission housing.