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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug,
insbesondere eine Erdbaumaschine, mit einem Unterwagen und einem
hierauf drehbar um eine Drehachse gelagerten Oberwagen, einer Antriebseinrichtung zum
Drehen des Oberwagens relativ zum Unterwagen und einer Feststelleinrichtung
zum Festlegen einer Relativposition des Oberwagens zum Unterwagen.
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Es sind Fahrzeuge, wie beispielsweise
Bagger oder Erdbohrer, bekannt, bei denen der Oberwagen mitsamt
einem hieran ausgebildeten Erdbauwerkzeug zum Verändern einer
Betriebsposition mittels der Antriebseinrichtung relativ zum feststehenden
Unterwagen verschwenkt werden kann. Beim Betrieb des Erdbauwerkzeugs,
z.B. beim Bohren, in der Betriebsposition können relativ große Drehmomente
entstehen, die auf den Oberwagen einwirken. Diese Drehmomente können die
Haltemomente der Antriebseinrichtung überwinden und so zu einer unerwünschten
Verdrehung des Oberwagens gegen den Unterwagen führen, was eine erhebliche Beeinträchtigung
des Betriebs darstellt.
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Ein gattungsgemäßes Fahrzeug, welches in der
DE 198 13 521 A1 beschrieben
wird, umfasst daher neben der Antriebseinrichtung eine Feststelleinrichtung
zum Festleger der Position des Oberwagens gegenüber der Position des Unterwagens.
Die in der
DE 198
13 521 A1 beschriebene Feststelleinrichtung basiert auf
einem Drehkranz mit einer Verzahnung, in welche ein Bremsklotz eingreift
und so eine formschlüssige
Verbindung zwischen dem Oberwagen und dem Unterwagen herstellt.
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Die bekannte Feststelleinrichtung
ermöglicht eine
sehr wirkungsvolle Fixierung der Relativposition des Oberwagens
zum Unterwagen. Zum Verhindern eines Bruches der Verzahnung des
Drehkranzes ist zusätzlich
eine Drehzahlüberwachungseinrichtung notwendig,
die den Bremsklotz nur dann in den Drehkranz einfahren lässt, wenn
die Drehbewegung des Oberwagens sicher zum Stillstand gekommen ist.
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Aus der
DE 199 20 867 A1 sind ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Abbremsen eines drehbaren Oberwagens
einer Arbeitsmaschine bekannt. Hierbei ist vorgesehen, dass die
mittels der Antriebseinrichtung gewollt hervorgerufene Drehbewegung des
Oberwagens durch Gegensteuern der Antriebseinrichtung automatisch
abgebremst wird, wenn der Oberwagen die Betriebsposition erreicht
hat. Dieses Verfahren ist jedoch zum Ausgleich der während des Betriebs
des Erdbauwerkzeugs im Allgemeinen unvermittelt auftretenden, sehr
hohen Drehmomente nur bedingt geeignet. Weiterhin ist eine sehr
komplexe Schaltlogik notwendig, die unter anderem ebenfalls eine
Drehzahlüberwachung
notwendig macht.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es,
ein Fahrzeug mit einer einfachen und zugleich effektiven Feststelleinrichtung
zum Festlegen der Relativposition des Oberwagens zum Unterwagen
zu schaffen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Fahrzeug gelöst,
bei dem an dem Oberwagen oder dem Unterwagen eine Haltefläche konzentrisch zur
Drehachse ausgebildet ist, mindestens ein Klemmelement an dem Unterwagen
bzw. an dem Oberwagen verstellbar angeordnet ist und zum kraftschlüssigen Verbinden
des Oberwagens mit dem Unterwagen ein Stellantrieb vorgesehen ist,
durch welchen das Klemmelement relativ zur Haltefläche bewegbar ist.
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Ein Grundgedanke der Erfindung ist,
dass das Klemmelement während
des gewollten Drehen des Oberwagens relativ zum Unterwagen mittels
der Antriebseinrichtung von der Haltefläche beabstandet ist. In der
Betriebsposition des Fahrzeuges hingegen wird das Klemmelement mit
der Haltefläche
in Verbindung gebracht und dadurch aufgrund der Haftreibungskräfte zwischen
Klemmelement und Haltefläche
eine drehfeste Verbindung zwischen dem Oberwagen und dem Unterwagen
hergestellt, so dass eine unerwünschte
Verdrehung des Oberwagens gegen den Unterwagen wirksam verhindert
wird. Da kein Zahnkranz für
die Feststelleinrichtung benötigt wird,
kann ein stufenloses Feststellen bei einer vereinfachten Konstruktion
erfolgen.
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Grundsätzlich ist es möglich, das
Klemmelement am Unterwagen und die Haltefläche am Oberwagen anzuordnen.
Da sich jedoch die Energieversorgung eines gattungsgemäßen Fahrzeugs
im Allgemeinen im Oberwagen befindet, besteht eine besonders einfach
herzustellende und daher bevorzugte Ausführungsform darin, dass das
Klemmelement am Oberwagen und die Haltefläche am Unterwagen angeordnet
ist. Insbesondere bei Verwendung von mittels Stellelementen bewegbaren
Klemmelementen erlaubt diese Ausführungsform kurze Leitungswege
zwischen Stellelementen und Energieversorgung.
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Die konzentrisch zur Drehachse ausgebildete
Haltefläche
kann grundsätzlich
als Oberfläche
von einer Vielzahl von geometrischen Körpern ausgebildet sein. So
kann die Haltefläche
an einer konischen, scheibenförmigen
oder ringförmigen
Wand ausgebildet sein, die auch Speichen oder Ausnehmungen aufweisen
kann. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass die Haltefläche an einer
zylindrischen Wand ausgebildet ist. Dies erlaubt einen besonders
einfachen konstruktiven Aufbau bei einer hohen Festigkeit der Wand
beim Andrücken
des Klemmelementes. Ist die zylindrische Wand am Unterwagen angeordnet, so
kann sie insbesondere auch durch eine Aussparung im Oberwagen in
diesen eingreifen. Ist die ringförmige
Wand hingegen am Oberwagen angeordnet, so kann sie insbesondere
in den Unterwagen eingreifen.
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Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Bewegung
des Klemmelementes relativ zur Haltefläche durch eine Bewegung des
Klemmelementes, der Haltefläche
oder beider ausgeführt
werden. Eine besonders wirtschaftliche Ausführungsform wird jedoch dadurch
erzielt, dass nur das Klemmelement bewegbar ist. Besonders be vorzugt
ist es hierbei, dass zum Bilden eines Klemmelementpaares zwei Klemmelemente
einander gegenüberliegend
und beiderseits einer Wand mit zwei Halteflächen angeordnet sind und dass
die gegenüberliegenden
Klemmelemente durch den Stellantrieb gleichzeitig gegen die Halteflächen andrückbar sind.
Hierdurch wird eine kräftesymmetrisch
besonders günstige
Anordnung erreicht und Deformationen der Wand, an die das Klemmelementenpaar
zur Anlage kommt, werden vermieden.
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Grundsätzlich können auch mehrere Wände mit
daran angeordneten Halteflächen
vorgesehen sein. So ist beispielsweise ein koaxial angeordneter Stapel
von scheibenförmigen
Wänden
denkbar, wobei jeder Wand ein oder mehrere Klemmelemente zugeordnet
sind. Weiterhin ist es denkbar, mehrere zylindrische Wände mit
daran angeordneten Halteflächen
koaxial ineinander angeordnet vorzusehen.
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Eine kräftesymmetrisch besonders günstige Anordnung
wird dadurch erreicht, dass mehrere, insbesondere drei, Klemmelementepaare
an der Wand mit den konzentrischen Halteflächen verteilt sind. Hierdurch
werden Deformationen sowie unerwünschte
Verwindungen der Wand während
des Betriebs des Erdbauwerkzeugs weitestgehend verhindert. Bevorzugt
sind die Klemmelementepaare äquidistant
entlang der Wand angeordnet. Liegen drei Klemmelementepaare vor,
so beträgt
der Winkel, der von zwei benachbarten Klemmelementepaare an der Drehachse
eingeschlossen wird, bevorzugt 120°.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
kann die kraftschlüssige
Verbindung des Oberwagens mit dem Unterwagen dadurch verbessert
werden, dass das Klemmelement an seiner mit der Haltefläche in Kontakt
stehenden Oberfläche
einen Reibungsbelag aufweist. Dieser Reibungsbelag sollte bevorzugt
einen hohen Haftreibungsbeiwert aufweisen und kann auch mit einer
aufgerauten, verschleißfesten
Oberfläche
versehen sein, so dass diese auch bei einem gewissen Abbremsen der
Drehbewegung mitwirken kann. Auch die konzentrisch zur Drehachse
ausgebildete Haltefläche
kann einen Reibungsbelag aufweisen.
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Der Stellantrieb zum Andrücken des
Klemmelements an die Haltefläche
kann elektromagnetische, mechanische, pneumatische oder sonstige
Antriebsmittel aufweisen. Besonders hohe Andrückkräfte und somit eine besonders
effiziente kraftschlüssige
Verbindung des Oberwagens mit dem Unterwagen kann in einer bevorzugten
Ausführungsform
jedoch dadurch erreicht werden, dass der Stellantrieb einen hydraulischen
Stellzylinder aufweist.
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Der Stellantrieb kann von einer Steuereinrichtung
so gesteuert werden, dass das Klemmelement erst nach Beendigung
der Drehbewegung des Oberwagens an die Halteflächen angepresst wird. Die Steuerung
kann auch so erfolgen, dass das Klemmelement das Stoppen der Drehbewegung
des Oberwagens unterstützt.
Das Klemmelement verbleibt in der Feststellposition, bis ein weiteres
Verschwenken des Oberwagens erfolgt.
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Es ist nach der Erfindung bevorzugt,
dass das Klemmelement verschiebbar und durch eine Federspanneinrichtung
vorgespannt gelagert ist, wobei die Federspanneinrichtung das Klemmelement
zum Feststellen des Oberwagens gegen die Haltefläche drückt, und dass zum Freigeben
des Oberwagens der Stellantrieb das Klemmelement gegen die Vorspannung
der Federspanneinrichtung verfährt.
Bei ausgeschalteten Stellantrieb im Ruhezustand oder bei einer Energieunterbrechung
ist der Oberwagen stets fixiert. Über die Steuereinrichtung kann
der Stellantrieb mit dem Drehantrieb des Oberwagens derart gekoppelt
sein, dass bei einer gewünschten Schwenkbewegung
des Oberwagens der Stellantrieb aktiviert und so der Oberwagen freigegeben
wird. Bei Deaktivierung des Drehantriebs wird der Stellantrieb deaktiviert,
so dass durch die federgespannte Feststelleinrichtung die erreichte
Schwenkposition fixiert wird.
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Die Feststelleinrichtung kann nach
der Erfindung so angeordnet sein, dass die Relativbewegung des Klemmelementes
zur Haltefläche
beim Andrücken
sowie beim Entfernen des Klemmelementes in einer Richtung, die in
etwa senkrecht zur Haltefläche ist,
erfolgt. Ein besonders robuster Aufbau der Erfindung wird da durch
erzielt, dass ein Keilschiebermechanismus zum Andrücken des
Klemmelements an die Haltefläche
vorgesehen ist. Hierzu kann an einer Kolbenstange eines Stellzylinders
ein erster Keil mit einer ersten Keilfläche vorgesehen sein, welche
zu einer Längsachse
des Druckzylinders einen Winkel aufweist. Die erste Keilfläche liegt
gleitend an einer zweiten Keilfläche
eines zweiten Keiles an, welche an dem Klemmelement ausgebildet
ist.
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Ein besonders robuster Aufbau kann
bei einer bevorzugten Ausführungsform
aber auch dadurch erreicht werden, dass ein Kniehebelmechanismus
zum Andrücken
des Klemmelements an die Haltefläche
vorgesehen ist.
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Die Erfindung wird weiter anhand
von bevorzugten Ausführungsbeispielen
erläutert,
welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, die im Bereich
des Unterwagens links der Drehachse teilweise geschnitten dargestellt
ist;
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2 eine
vergrößerte Detailansicht
der Feststelleinrichtung aus 1 in
einem Zustand, in dem der Oberwagen und der Unterwagen kraftschlüssig miteinander
verbunden sind; und
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3 eine
weitere Ausführungsform
in einer teilweise geschnittenen Detailansicht.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10, dargestellt
als Lafette einer Erdbaumaschine, ist schematisch in 1 gezeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst
einen Oberwagen 1 und einen Unterwagen 2, die über eine
Achse 47 um eine Drehachse 5 relativ zueinander drehbar
gelagert sind. Der Oberwagen 1 umfasst einen Führerstand 41 sowie
ein Gehäuse 42 für Steuerungs-,
Kühlungs-
und Energieversorgungsmodule sowie für Gegengewichte. An dem Unterwagen 2 ist ein
in seiner Gesamtheit mit 43 bezeichnetes Fahrgestell vorgesehen,
welches Raupenketten 44 aufweist. Ein angetriebenes Drehen
des Oberwagens relativ zum Unterwagen erfolgt über einen Drehkranz 46.
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Am Unterwagen 2 ist drehfest
und konzentrisch zu der Drehachse 5 eine zylindrische Wand 31 angeordnet.
Die Krone der trommelförmigen
Wand 31 ragt bis zu dem Oberwagen 1. Der Fuß der Wand 31 ist
an einem Trägerrahmen
des Unterwagens 2 angeschweißt.
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Zum Fixieren einer gewünschten
Schwenkposition ist am Oberwagen 1 eine Feststelleinrichtung 20 ausgebildet,
welche in 2 in Feststellposition
dargestellt ist. Die Feststelleinrichtung 20 umfasst ein äußeres Klemmelement 21 zur
Anlage an eine äußere Haltefläche 23 sowie
ein inneres Klemmelement 22 zur Anlage an eine innere Haltefläche 24.
Die Halteflächen 23 und 24 sind
durch die Umfangsflächen
der zylindrischen Wand 31 gebildet. Beide Klemmelemente 21, 23 sind
radial verschiebbar zur Drehachse über Stellbacken 25 und
26 am Oberwagen 1 gelagert. Das Anlegen der Klemmelemente 21, 22 an
die Halteflächen 23, 24 erfolgt
mittels eines Stellantriebes 28, welcher die Stellbacken 25, 26 gegeneinander
verfährt
und gegen die Wand 31 presst. An die Stellbacken 25, 26 sind
die Klemmelemente 21, 22 lösbar angebracht, welche an
ihrer Anpressseite jeweils einen Reibungsbelag 29, 30 aufweisen.
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Bei der alternativen Ausführungsform
gemäß 3 ist zu beiden Seiten einer
Wand 31 ein Paar von Klemmelementen 21, 22 vorgesehen,
von welchen nachfolgend nur das innere Klemmelement 22 näher beschrieben
wird. An einer Platte 33 ist an der zur Wand 31 gerichteten
Seite ein Reibungsbelag 30 angebracht, welcher verschleißarm ist
und für
eine gute kraftschlüssige
Verbindung sorgt. Die Platte 33 ist an ihrer Rückseite
fest mit einer Schiebehülse 34 verbunden,
welche auf einem zylindrischen Bolzen 35 verschiebbar gelagert
ist. An ihrer Innenseite weist die Schiebehülse 34 eine ringförmige Ausnehmung
auf, in welcher als eine Federspanneinrichtung 36 ein ringförmiges Tellerfederpaket
angeordnet ist. Dieses stützt
sich einerseits gegenüber
einer Schulter der Schiebhülse 34 und
ande dererseits gegenüber
einem Flansch an den Bolzen 35 ab, und drückt so den
Reibungsbelag 30 radial gegen die Wand 31.
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Über
einen nicht dargestellten Stellantrieb wird die Platte 33 mit
dem Reibungsbelag 30 entgegen der Vorspannung der Federspanneinrichtung 36 von
der Wand 31 weggezogen. Der Stellantrieb ist dabei aktiviert,
wenn der Drehmotor zum Vorschwenken des Oberwagens in Betrieb ist.
Beim Ausschalten des Drehantriebes wird auch der Stellantrieb ausgeschaltet,
so dass die Federspanneinrichtung 36 die Platte 23 mit
dem Reibungsbelag 30 umgehend gegen die Wand 31 drückt, um
so eine kraftschlüssige
Verbindung zum Fixieren der Schwenkposition des Oberwagens herzustellen.