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Fortbewegungsvorrichtung für Fahrzeuge, z. B. Bagger Die, Erfindung
bezieht sich auf eine Fortbewegungsvorrichtung für Fahrzeuge, z. B. Bagger, mit
einem auf dem Boden aufsitzenden Basisteil, auf den sich der Hauptrahmen des Fahrzeuges
abstützt, zwei auf jeder Seite des Hauptrahmens angeordneten und in aneinander parallelen,
senkrechten Ebenen liegenden Rädern, die auf eine im Hauptrahmen gelagerte und angetriebene
Querwelle exzentrisch aufgesetzt sind, sowie zwei auf jeder Rahmenseite befindlichen
und auf den Boden aufsetzenden Schreitkufen, ferner zwei mit Ausschnitten versehenen
und in parallelen, senkrechten Ebenen liegenden Gleisrahmen, die an jeder Schreitkufe
angebracht sind und sich von dieser nach oben hin erstrecken, wobei die oberen und
unteren Bewegungskanten der Ausschnitte dieser Gleisrahmen einander gegenüberstehende
Laufbahnen für die Räder bilden und auf der einen Seite eines jeden Rades Zapfen
angeordnet sind, die in am Gleisrahmen vorgesehenen, mit einer Bewegungsbahn ausgestatteten
Brücken kraftschlüssig geführt werden.
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Es ist bereits ein Bagger dieser Art bekannt, bei welchem sich jedes
Rad auf Laufbahnen bewegt, die durch einen im Gleisrahmen befindlichen Ausschnitt
gebildet werden. Die obere und die untere Laufbahn sind waagerecht parallele gerade
Strecken, die durch halbkreisförmige Endabschnitte miteinander verbunden sind. Die
Räder sind exzentrisch auf den entgegengesetzten Enden einer Antriebswelle befestigt,
wobei jedes Rad an einer seiner Befestigungsstelle auf der Welle diametral gegenüberliegenden
Stelle einen seitlich vorragenden Zapfen aufweist, der in einer ungefähr lotrechten
Bewegungsbahn einer am Gleisrahmen montierten Brücke gleitet.
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Da dasjenige Ende des Hauptgestelles, das die Baggerausrüstung trägt,
für gewöhnlich als Vorderende des Baggers bezeichnet wird und da die Bewegung des
Baggers in Richtung zum anderen Ende verläuft, sind die hier verwendeten Ausdrücke
»vorwärts« und »rückwärts« und ähnliche die Richtung bezeichnende Worte so zu verstehen,
daß sich der Bagger rückwärts bewegt.
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Bei einer Anordnung der obengenannten Art werden die Räder bei jeder
Drehung der Welle auf ihren Laufbahnen bewegt, wodurch zuerst die Sch:reitkufen
vom Boden abgehoben, dann nach rückwärts bewegt und wieder auf den Boden aufgesetzt
werden. Dann wird der Hauptrahmen, dessen Schwerpunkt vor der Radweile. liegt, gehoben,
ebenfalls nach rückwärts bewegt und wieder auf den Boden aufgestellt. Auf Grund
der Schwerpunktslage des Hauptrahmens bleibt hierbei die Vorderkante des Basisteiles
dauernd mit dem Boden in Berührung. Bei dieser bekanntenAusführung ergibt sich jedoch,
daß die Räder fast auf der ganzen Länge der gesamten Laufbahnen, mit Ausnahme eines
kleinen vernachlässigbaren Abschnittes, nicht abrollen, sondern gleiten. Dadurch
wird der Kraftaufwand der Antriebsmaschine sehr hoch.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, einen Schreitkufenantrieb
zu schaffen, der so ausgebildet ist, daß keine Kraft durch Schlupf verlorengeht
und somit entweder ein schwächerer Antriebsmotor gewählt werden kann oder mit der
gleichen Antriebsleistung längere Schritte ausgeführt werden können. Ferner will
die Erfindung den unstabilen Gleichgewichtszustand ausschalten, der bekanntlich
an zwei Stellen des Sehreitzyklus auftreten kann. Schließlich soll auch noch das
Eingraben der Schreitkufen bei der Rückwärtsbewegung verhindert werden.
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Die Erfindung ist demgemäß darin zu, sehen, daß jede Bewegungsbahn
die Form einer fortlaufend in sich geschlossenen Kurve aufweist, die das Abrollen
der Räder auf den oberen und unteren Laufbahnen des Gleisrahmens erzwingt.
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In vorteilhafter Weise wird hierbei die Bewegungsbahn so ausgebildet,
daß ihre Mittellinie ungefähr ein Sechseck darstellt, bei dem eine Ecke nach oben
und eine andere Ecke nach unten gerichtet ist, während die beiden entgegengesetzten
Seiten, die nicht an diesen Ecken angrenzen, ungefähr senkrecht stehen.
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Es ist weiterhin von Vorteil, den an den beiden Totpunkten der Bewegungsbahn
auftretenden labilen Gleichgewichtszustand durch an jedem Rad und dem zugehörenden
Gleisrahmen angeordnete zusammenarbeitende
Teile auszuschalten,
die sich aneinander anlegen, damit das Rad an wenigstens einer der beiden Laufbahnen
über den Mittelpunkt hinausrollt, statt in diesem Punkt zurückzulaufen.
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Auf einfache Art läßt sich dies dadurch erreichen, daß die zusammenarbeitenden
Teile aus einem Zahn, der sich an dem Rad nahe dem Zapfen befindet, und den Anschlägen,
die auf dem Gleisrahmen nahe der Mitte der Laufbahnen vorgesehen sind, bestehen.
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Schließlich ist es noch zweckmäßig, durch an jedem Gleisrahmen und
den entsprechenden Seitenwänden des Hauptrahmens befindliche zusammenarbeitende
Vorrichtungen, die sich aneinanderlegen können, das unter Belastung eintretende
Schrägstellen der Schuhe zu begrenzen, wenn sich diese senken. und nach hinten bewegen.
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In vorteilhafter Weise bestehen diese zusammenarbeitenden Vorrichtungen
hierbei aus einer Nockenbahn, die von dem Gleisrahmen getragen wird, sowie einer
Rolle, die über die Seite des Hauptrahmens vorsteht, wobei die Rolle mit der Nockenbahn
während mindestens desjenigen Abschnittes des Arbeitsvorganges im Eingriff steht,
bei dem der Laufbahnrahmen und der hiervon getragene Schuh nach hinten und nach
unten bewegt werden.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 den Grundriß eines mit Schreitkufen ausgerüsteten Baggers, dessen
rechtsseitige Schreitkufe abgenommen ist, Fig. 2 den Aüfriß zu Fig. 1, Fig. 3 eine
perspektivische Darstellung der beiden Schreitkufen und ihrer Antriebsvorrichtung,
Fig.4 die Ansicht eines Rades und seines Gleisrahmens von innen, Fig. 5 die gleiche
Anordnung von außen gesehen, Fig. 6 bis 10 die Seitenansicht des Baggers in fünf
aufeinanderfolgenden Stellungen des Hauptrahmens, der Schreitkufe und ihrer Antriebsteile
bei der Ausführung eines Schrittes, Fig. 11 eine Ausführung der Bewegungsbahn, die
den auf den exzentrisch gelagerten Rädern angeordneten Zapfen führt, Fig. 12 die
Außenansicht eines Rades und seines Gleisrahmens mit einer auf der Oberseite des
Gleisrahmens angeordneten Vorrichtung, die das Eingraben der Schreitkufe in den
Boden verhütet.
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Der mit dem Hauptrahmen 21 (Fig. 1 und 2) des Baggers verbundene Ausleger
22 wird zusätzlich noch von mehreren von der Spitze des Auslegerrahmens 23 ausgehenden
Spannseilen gehalten. Ein Windenzugseil24 läuft vom Windwerk (nicht dargestellt)
über eine am Außenende des Auslegers angebrachte Seilscheibe 25 und trägt einen
Baggereimer 26, der vom Handseil 27 aus gesteuert wird; das über eine Führungsrolle
28 des Hauptgestelles zum Windwerk läuft. 29 ist der Stand für den Baggerführer.
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Der Basisteil 30 hat die Form einer Platte, auf der sich der
Hauptrahmen 21 über eine Anzahl von Rollen 31 abstützt. Jede Seite des Hauptrahmens
weist eine mit Greifereisen.38 versehene Schreitkufe 32 auf, an welcher mittels
Gelenkkupplungen 37 ein Gleisrahmen 33 angeordnet ist. In diesem befindet sich ein
Ausschnitt 39 (Fig. 3), auf dessen Umfang ein Rad 34 abrollt, das exzentrisch auf
einer im Hauptrahmen gelagerten Querwelle 35 sitzt, die über ein Zahnrad 36 von
einer Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) betätigt wird. An dem Rad 34 ist ein
seitlich herausragender Zapfen 40 angeordnet, der vorzugsweise die Form einer frei
drehbaren Rolle hat und der in der Bewegungsbahn 41 der an der Außenseite des Gleisrahmens
33 befestigten Brücke 42 geführt ist.
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Der Umfang des Ausschnittes 39 (Fig. 5) bildet eine Gleisbahn für
das Rad 34. Diese Gleisbahn weist eine obere Laufbahn, 43 auf, auf der das Rad 34
rollt, wenn es, vom Hauptrahmen getragen., den Gleisrahmen schwebend hält, und eine
untere Laufbahn 44, auf der das Rad rollt, wenn es, getragen von dem Gleisrahmen,
den Hauptrahmen trägt. Die beiden Laufbahnen sind durch halbkreisförmige Endabschnitte
45 miteinander verbunden. Die lichte Weite zwischen den Laufbahnen 43 und 44 ist
etwas größer als der Durchmesser des Rades 34.
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In den Fig. 6 bis 10 ist eine lotrechte Linie 1 eingezeichnet, die
die Ausgangsstellung des Baggers vor Beginn eines Schrittes (Fig. 6) kennzeichnet,
um die Strecke, die sich der Bagger nach Ausführung eines Schrittes (Fig. 10) nach
rechts bewegt hat, zu zeigen.
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In Fig. 6 nimmt der Zapfen 40 seine höchste Stellung dem Untergrund
gegenüber ein. Infolgedessen hat das auf der oberen Laufbahn 43 aufliegende Rad
34 den Gleisrahmen 33 gehoben, so daß sich die Schreitkufe 32 ebenfalls in ihrer
höchsten Stellung dem Untergrund gegenüber befindet. In dieser Stellung kann sich
der Hauptrahmen 21 frei um den Mittelpunkt des Basisteiles 30 drehen, so daß jede
gewünschte Fortbewegungsrichtung eingestellt werden kann.
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Durch Drehen der Welle 35 nach rechts rollt das Rad 34 auf der oberen
Laufbahn 43 ab und bewegt dadurch den Gleisrahmen 33 mit der Schreitkufe 32 nach
rechts unten in die in Fig. 7 dargestellte Stellung.
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Durch weiteres Drehen des Rades 34 wird der Zapfen 40 in. der Bewegungsbahn
41 nach unten gedrückt, so daß, während das Rad 34 auf der unteren Laufbahn 44 abrollt,
die Welle 35 gehoben und nach rechts bewegt wird. Dadurch wird der Hauptrahmen 21
gehoben und ebenfalls nach rechts bewegt. Infolge der Schwerpunktslage kippt hierbei
der Hauptrahmen, wodurch die Vorderkante des Basisteiles 30 während der Bewegung
nach rechts in die in Fig. 8 dargestellte Stellung dauernd mit dem Boden in Berührung
bleibt.
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Durch weiteres Abrollen des Rades 34 auf der unteren Laufbahn 44 wird
der Hauptrahmen 21 mit dem Basisteil 30 noch weiter nach rechts bewegt und
auf den Untergrund in der in Fig. 9 dargestellten Stellung aufgesetzt.
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Anschließend wird das Rad 34 wieder an die Laufbahn 43 gedrückt und
hebt beim Abrollen auf dieser den Gleisrahmen 33 mit der Schreitkufe 32 in die in
Fig. 10 dargestellte Stellung. Hiermit ist ein Schreitschritt beendet.
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Alle Teile nehmen ihre in Fig. 6 dargestellte Ausgangsstellung wieder
ein.
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Die günstigste Form der Bewegungsbahn 41 ist in FinG. 11 dargestellt.
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Zum Ausschalten der durch Gleiten der Räder entstehenden Kraftverluste
ist hierbei dem oberen Abschnitt AB bzw. dem unteren Abschnitt
CD der Mittellinie der Bewegungsbahn 41 die Form des Umkehrabschnittes, d.
h.. des Abschnittes, der den kleinsten Krümmungsradius hat, einer verlängerten Trochoide
EABF bzw. GCDH gegeben worden, und zwar mit der Laufbahn 43 bzw. 44 als Grundlinie,
dem Rad 34 als Erzeugungskreis und dem Mittelpunkt des Zapfens 40 als Erzeugungspunkt.
Der Umkehrabschnitt liegt hierbei in der Mitte der zugehörenden Bahn.
Solange
der Zapfen 40 von diesen Abschnitten der Bewegungsbahn 41 geführt wird, kann kein
Gleiten des Rades 34 auf der Laufbahn erfolgen.
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Die beiden Trochoiden schneiden sich bei X und Y.
Würde
sich jedoch die Bewegungsbahn bis zu diesem Schnittpunkt erstrecken, so würde die
Vorwärtsbewegung der Schreitkufen unmittelbar in die des Hauptrahmens übergehen
und umgekehrt, ohne daß vorher ein Heben des zu bewegenden Teils erfolgte.
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Um dies zu vermeiden, werden ungefähr lotrechte Zwischenstücke vorgesehen.
Damit keine Relativbewegung zwischen den Schreitkufen 32 und dem Basisteil 30 stattfindet,
wenn sich der Zapfen 40 in diesem Zwischenstück befindet, muß dieses so ausgebildet
werden, daß sich die Mitte der Welle 35 in. einer geraden Linie nach oben oder unten
bewegt. Demgemäß ist jedes Zwischenstück BC bzw. DA so ausgeführt, daß seine
Mittellinie ein konkav nach außen gerichteter Abschnitt des kleinen Endes einer
Ellipse ist, deren Hauptachse in der Mitte zwischen den beiden Laufbahnen und parallel
zu diesen liegt, während die kleine Achse der Ellipse auf der lotrechten Linie liegt,
die durch die Mitte der Welle 35 in den Grenzstellungen geht. Die Länge der Hauptachse
ist hierbei gleich dem doppelten Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Welle 35 und
dem Mittelpunkt des Zapfens 40. Die Länge der kleinen Achse ist gleich dem doppelten
Abstand von dem Mittelpunkt des Rades 34 bis zum Mittelpunkt des Zapfens 40.
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Wenn die Zwischenstücke BC und DA in dieser Weise ausgeführt
sind, dann bewegt sich der Mittelpunkt der Welle 35 beim Übergang des Rades 34.
von der einen Laufbahn auf die andere auf den Vertikalen 1J bzw. KL.
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Bei diesem Übergang erfolgt nur ein kleiner, vernachlässigbarer Schlupf
des Rades auf den Laufbahnen. Dieser Schlupf ist jedoch unvermeidlich.
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Bei dieser Ausführung der Bewegungsbahn beschreibt der Mittelpunkt
der Welle 35 die Bahn JILK. Die Abschnitte IL und kJ stellen die flachen
Abschnitte von zwei verlängerten Trochoiden dar, die von den obengenannten Trochoiden
verschieden sind. Sie haben als Grundlinien die Laufbahnen 43 bzw. 44, als Erzeugungskreis
das Rad 34 und als Erzeugungspunkt den Mittelpunkt der Welle 35.
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Versuche haben gezeigt, daß diese Ausbildung der Bewegungsbahn so
viel bisher vergeudete Kraft spart, daß Schritte von ungefähr 25% größerer Länge
ausgeführt werden können, ohne daß mehr Kraft erforderlich ist als für die kürzeren
Schritte der bekannten Vorrichtung.
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Wenn es auch als ideal angesehen werden kann, wenn die Mittellinie
von Schlitz 41 unten und oben aus den Wende- oder Umkehrabschnitten zweier bestimmter
verlängerter Trochoiden besteht und wenn jede Seite das Mittelsegment des Endabschnittes
einer bestimmten Ellipse ist, so ist aus Fig. 12 doch ersichtlich, daß die innere
Begrenzung jedes Trochoidenabschnittes von praktisch zwei geraden Linien gebildet
wird, die sich ungefähr in einem rechten Winkel treffen, und daß die elliptischen
Abschnitte nur wenig von der Form kurzer Kreisbogen abweichen. Selbst geradlinige
Begrenzungen könnten an Stelle der elliptischen Abschnitte gesetzt werden, ohne
daß ein größerer Kraftverlust erfolgt. Demgemäß kann die Bewegungsbahn auch als
Sechseck mit zwei etwas konkaven Seitenkanten oder überhaupt als Sechseck ausgeführt
werden. Tatsächlich vergeudet jede geschlossene Kurve weniger Kraft als die bekannte
ungefähr lotrechte Bewegungsbahn.
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Bei der Bewegung des Zapfens 40 in der Bewegungsbahn 41 ergeben sich
zwei kritische Punkte, nämlich wenn sich der Zapfen an der höchsten und an der tiefsten
Stelle der Bewegungsbahn befindet.
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Wäre keine Reibung zwischen dem Rad 34 und den Laufbahnen 43 und 44
vorhanden, dann würde sich der Zapfen an diesen beiden Totpunkten in einem unstabilen
Gleichgewicht befinden, d. h., der Zapfen könnte ebensogut auf seiner Ankunftsbahn
wieder zurückkehren. Geschieht dies gleichzeitig auf beiden Seiten der Maschine,
so wäre eine plötzliche Umkehrung ihrer Bewegungsrichtung die zwangläufige Folge.
Tritt dies nur auf einer Seite der Maschine ein, dann verklemmt sie sich oder geht
gar zu Bruch.
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Die Reibung der Räder auf ihren Laufbahnen ist jedoch im allgemeinen
so groß, daß sich die Zapfen bei Fehlen eines Gegenwiderstandes in der richtigen
Richtung weiterbewegen.
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Bei einem im Feld arbeitenden Bagger tritt jedoch gelegentlich, z.
B. beim Auftreffen der sich senkenden Schreitkufe auf einen Baumstumpf oder ein
anderes Hindernis, ein so großer Gegenwiderstand auf, daß ein oder beide Zapfen
im Totpunkt der Bewegungsbahn in ihrer Bewegung umkehren. Der Widerstand des Bodens
beim Gleiten der Sockelplatte 30 ist ebenfalls oft so groß, daß ein oder beide Zapfen
sich im Totpunkt zurückbewegen.
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Die zum Vermeiden eines Rücklaufes bestimmte Vorrichtung ist aus Fig.
4 ersichtlich. Das. Rad 34 rollt hier in Rechtsrichtung auf der oberen Laufbahn
43, bewegt sich nach links auf diesem und erreicht so den Mittelpunkt dieser Laufbahn.
Bei dieser Radstellung befindet sich der Zapfen 40 im oberen Totpunkt der Bewegungsbahn
41. Ein aus dem Rad 34 radial vorstehender Zahn 50 liegt hierbei im Gleiteingriff
mit dem auf dem oberen Abschnitt des Gleisrahmens 33 befindlichen Anschlag 46. Das
Rad 34 ist daher in dieser Stellung mit der Laufbahn 43 verzahnt. Es wird dadurch
gezwungen, weiter nach links zu rollen. In gleicher Weise kommt der Zahn 50 im unteren
Totpunkt mit lern auf dem unteren Abschnitt des Gleisrahmens 33 angebrachten Anschlag
47 in Eingriff.
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Diese an jedem Rad und seinem zugehörenden Gleisrahmen befindlichen
zusammenarbeitenden Vorrichtungen bewirken somit bei ihrem gegenseitigen Eingriff,
daß sich das Rad über die Mittelpunkte der beiden Laufbahnen hinausbewegt, so daß
ein Zurücklaufen an diesen Stellen. vermieden wird.
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Bei der in Fig. 12 dargestellten Vorrichtung, die das Eingraben der
sich senkenden Schreitkufen in den Erdboden verhindert, ist die Linie
MN die Bahn, des Mittelpunktes der Welle 35 in bezug auf den Gleisrahmen
33, wenn das Rad 34 längs, der Laufbahn 43 von seiner rechten Grenzstellung in die
linke rollt. Rolle 48 ragt aus der Seitenwand des Hauptgestelles heraus und legt
sich an die Nockenbahn 49; die an der Oberseite des Gleisrahmens 33 befestigt ist.
Die Form dieser Nockenbahn ist so gewählt, daß der Mittelpunkt der Rolle 48 beim
Abrollen auf der Nocken bahn einen Weg beschreibt, der parallel zu der Linie MN
ist. Die auf dieser Nockenbahn 49 laufende Rolle 48 zwingt die Schrcitkufe, während
der gesamten Hubzeit eine waagerechte Stellung einzunehmen.
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Die rechte Hälfte der Nockenbahn führt diese Arbeit aus, wenn die
Schreitkufe gehoben wird, während
die linke diese Arbeit ausführt,
wenn sich die Schreitkufe senkt. Die rechte Hälfte ist daher nicht so wichtig wie
die linke. Beim Weglassen der rechten Hälfte könr nen die linke Hälfte und die zugehörige
Rolle nach links in die bei 49a und 48a gestrichelt dargestellten
Stellungen verschoben werden.