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Selbstfahrende Baumaschine, insbesondere eine Straßenfräse, mit einem Hauptantrieb zum Antreiben eines rotierenden Arbeitsmittels in einem Arbeitsbetrieb und mit einem Hilfsantrieb zum Antreiben des Arbeitsmittels in einem Wartungsbetrieb, mit einem Übersetzungsgetriebe am Arbeitsmittel, sowie mit einem Schmierölkreislauf und einer Schmierölpumpe im Schmierölkreislauf zur Versorgung des Übersetzungsgetriebes, wobei die Schmierölpumpe mit dem Übersetzungsgetriebe antriebsverbunden ist.
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Baumaschinen dieser Art sind beispielsweise in Form von Straßenfräsen, Recyclern, Stabilisierern und Surface-Minern bekannt. Das Arbeitsmittel ist bei diesen Beispielen eine mit Meißeln bestückte Fräswalze. Bei der Wartung der Fräswalze, insbesondere beim Ersetzen von Meißeln, muss die Fräswalze langsam und in kleinen Winkelschritten verdreht werden, so dass eine Bedienperson sukzessive Zugriff auf die gesamte Zylinderoberfläche erhält. Da der Hauptantrieb mit eine hohen Drehzahl betreiben wird, ist für den Wartungsbetrieb ein Hilfsantrieb erforderlich, welcher die Fräswalze mit einer kleinen Drehzahl antreibt, und welcher eine Walzenverdrehung in kleinen Schritten erlaubt. Es müssen Vorkehrungen getroffen werden, die zum Schutz des Hilfsantriebs eine Trennung des Hilfsantriebes vom Hauptantrieb sicherstellen, da der Hilfsantrieb üblicherweise nur für vergleichsweise geringe Drehzahlen geeignet ist. Wenn der Hilfsantrieb vom Hauptantrieb mit hoher Drehzahl mitbewegt wird, kommt es zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Hilfsantriebs. Um dies zu vermeiden ist ein Freilauf oder eine ähnliche Maßnahme notwendig.
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Eine Straßenfräse mit einem Hauptantrieb und einem Hilfsantrieb für Wartungsarbeiten ist in
DE 10031195 C1 beschrieben. Die Fräswalze ist über einen Riementrieb mit dem als Dieselmotor ausgebildeten Hauptantrieb gekoppelt. Als Hilfsantrieb dient ein Elektromotor, dessen Leistung ausreicht, um die Fräswalze in gewünschte Wartungspositionen zu verdrehen. Der Hilfsantrieb ist im Bereich des Riementriebs angeordnet, was aus Platzgründen und im Hinblick auf die Reinigung ungünstig ist.
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Bei Straßenfräsen dieser Art ist an der Fräswalze ein mechanisches Übersetzungsgetriebe angeordnet oder zumindest teilweise in die Fräswalze integriert. Zur Schmierung des Übersetzungsgetriebes wird Schmieröl zugeführt, das von einer Schmierölpumpe in einem Schmierölkreislauf umgewälzt wird. Die Schmierölpumpe steht mit dem Übersetzungsgetriebe in Antriebsverbindung, das heißt, das Antriebsrad der Schmierölpumpe ist mechanisch mit einem Getrieberad oder einer Getriebewelle verbunden, so dass ein Drehmoment übertragen werden kann. Es sind dazu beispielsweise Aufsteckpumpen auf Getriebewellen oder zur Integration in das Getriebe bekannt. Ferner ist es bekannt, Getriebeelemente so auszubilden, dass sie als Schmierölpumpe wirken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Baumaschine der eingangs genannten Art anzugeben, die bezüglich des Hilfsantriebs eine kompakte Bauweise aufweist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Hilfspumpe vorhanden ist, welche wahlweise in den Schmierölkreislauf schaltbar ist, so dass die Schmierölpumpe unter Umkehrung des Pumpenprinzips als Hydraulikmotor betrieben wird, wobei auch die Antriebsverbindung von Schmierölpumpe und Übersetzungsgetriebe zum Antrieb des Übersetzungsgetriebes umgekehrt wird.
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Ein Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, für den Wartungsbetrieb ein hydrostatisches Getriebe vorzusehen, bei welchem die Schmierölpumpe durch Umkehrung die Funktion als Hydromotor hat, der von einer räumlich getrennten Hilfspumpe angetrieben wird. Das hat den Vorteil, dass im Bereich der Fräswalze und des Riementriebs kein zusätzliches Bauteil, wie beispielsweise der Hilfsmotor, angeordnet werden muss, so dass hierfür in diesem Bereich kein Bauraum freigehalten werden muss. Es ist somit eine kompakte Bauweise möglich, da keine weiteren Komponenten im Antriebsstrang der Baumaschine notwendig sind. Die Hilfspumpe kann an einem bezüglich des Bauraums günstigem Ort relativ weit von der Fräswalze und dem Riementrieb der Fräswalze angeordnet werden, da bei einem hydrostatischen Getriebe ein großer Abstand zwischen der Pumpe und dem Motor vorgesehen werden kann.
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Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Grundsätzlich könnte das Schmieröl wie im Arbeitsbetrieb auch im Wartungsbetrieb über einen Ölkühler und einen Ölfilter geführt werden, welche im Arbeitsbetrieb üblicherweise zur Kühlung und Reinigung des Getriebeöls vorgesehen sind. Da dadurch aber Reibungsverluste entstehen und im Wartungsbetrieb auf eine Kühlung und Reinigung verzichtet werden kann, ist es besonders vorteilhaft, dass der Schmierölkreislauf einen Hauptstrang und einen parallelen Nebenstrang aufweist, dass der Ölkühler und der Ölfilter im Hauptstrang vorhanden sind, dass die Hilfspumpe im Nebenstrang angeordnet ist.
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Es ist besonders bedienerfreundlich, dass ein Umschaltventil zum Umschalten zwischen dem Hauptstrang und dem Hilfsstrang vorhanden ist. Wenn das Umschaltventil elektrisch betätigbar ist, kann es auf einfache Weise in die Steuerung der Baumaschine integriert werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Hilfspumpe im Wartungsbetrieb in einem geschlossenen Kreislauf zwischen der Schmierölpumpe und einem Ölbehälter des Übersetzungsgetriebes liegt. Das hat den Vorteil, dass kein zusätzlicher Ölbehälter erforderlich ist, welcher Bauraum in Anspruch nimmt.
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Es kann aber auch vorteilhaft sein, dass die Hilfspumpe im Wartungsbetrieb mit der Saugseite an einem Schmierölreservoir außerhalb des Getriebegehäuses angeschlossen ist. Auf diese Weise wird die Schmierölmenge im Nebenstrang vergrößert, so dass auch bei langen Leitungswegen im Nebenstrang ausreichend Schmieröl zum Antrieb der Schmierölpumpe zur Verfügung steht.
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Zweckmäßigerweise wird die Hilfspumpe vom Hauptantrieb der Baumaschine angetrieben, was den Vorteil hat, dass die Hilfspumpe zum Beispiel an vorhandene Pumpenverteiler angeschlossen werden kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Es zeigen schematisch:
- 1 eine als Straßenfräse ausgebildete selbstfahrende Baumaschine;
- 2 einen Hydraulikschaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels eines Hilfsantriebs; und
- 3 einen Hydraulikschaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Hilfsantriebs.
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1 zeigt eine Straßenfräse 1 vom Frontladertyp mit einer mittig angeordneten Fräswalze 2, die sich in einem Fräskasten 3 befindet. In dieser Darstellung ist daher lediglich ein unteres Segment der Fräswalze 2 sichtbar. Die Mantelfläche der Fräswalze 2 ist auf an sich bekannte Weise mit Fräsmeißeln bestückt (nicht dargestellt). Die Arbeitsrichtung (Vorwärtsrichtung) ist mit einem Pfeil a angegeben. Die Straßenfräse 1 weist ferner einen Maschinenrahmen 4 mit einem Führerstand 5 und über Hubsäulen am Maschinenrahmen 4 höhenverstellbar gelagerte Raupenfahrwerke 6 (wobei hier auch alternativ Radfahrwerke eingesetzt werden können) auf.
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Die Straßenfräse 1 ist mit einem als Dieselmotor ausgebildeten Hauptantrieb 9 (2) versehen. Der Hauptantrieb 9 ist über einen Riementrieb mit der Fräswalze 2 verbunden, der in dem dargestellten Beispiel von einer Riementriebabdeckung 10 verdeckt ist.
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Im Arbeitsbetrieb wird die Fräswalze 2 über den Riementrieb angetrieben, wobei sie mit einer hohen Drehzahl von beispielsweise 1900 bis 2100 U/ min rotiert. Die Straßenfräse 1 wird dabei über den Untergrund 7 in der Arbeitsrichtung a verfahren und fräst dabei Material vom Untergrund 7 ab. Das Fräsgut wird durch die Rotation der Fräswalze 2 aus dem Fräskasten 3 auf eine mit dem Fräskasten 3 verbundene mehrteilige Bandfördervorrichtung 8 zum Abtransport geschleudert.
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Zur Wartung der Fräswalze 2, beispielsweise zum Auswechseln von Fräsmeißeln, wird der über den Riementrieb führende hochtourige Antriebsstrang vom Hauptantrieb 9 zur Fräswalze 2 unterbrochen. Der Antrieb der Fräswalze 2 erfolgt im Wartungsbetrieb mittels eines Hilfsantriebs mit einer sehr viel niedrigeren Drehzahl oder nur schrittweise, wie anhand von 2 und 3 beschrieben wird.
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Gemäß 2 ist ein mechanisches Übersetzungsgetriebe 11 zumindest teilweise in die Fräswalze 2 integriert. Das Übersetzungsgetriebe 11 ist in einem Getriebegehäuse 12 angeordnet, das aus einem rotierenden Gehäuseteil 13, welches in die Fräswalze 2 integriert ist, und einem am Maschinenrahmen 4 angeordneten feststehendem Gehäuseteil 14 zusammengesetzt ist, wobei beide Gehäuseteile 13, 14 in einem ringförmigen dicht nach außen abschließenden Verbindungsbereich 15 aneinander gefügt sind. Der rotierende Gehäuseteil 13 ist an der Fräswalze 2 angeflanscht.
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Das Übersetzungsgetriebe 11 umfasst eingangsseitig eine Eingangswelle 16 mit einem Eingangszahnrad 17, welches mit einem Antriebsrad 18 auf der parallelen Antriebswelle 41 der Fräswalze 2 kämmt. Die Eingangswelle 16 ist über den Riementrieb (nicht dargestellt) mit dem Hauptantrieb 9 verbunden. Die Antriebswelle 41 ist mit einem Planetengetriebe 20 verbunden, von welchem ein Planetenrad 42 auf dem Innenmantel des rotierenden Gehäuseteils 13 angeordnet ist. Auf Grund der Verbindung des rotierenden Gehäuseteils 13 mit der Fräswalze 2 wird die Rotation dieses Gehäuseteils 13 auf die Fräswalze 2 übertragen.
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Im Getriebegehäuse 12 befindet sich Schmieröl, das sich im unteren Bereich des Getriebegehäuses 12 als Ölsumpf 19 sammelt. Somit dient dieser Bereich des Getriebegehäuses 12 als Ölbehälter 33 für das Schmieröl.
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Da sich das Übersetzungsgetriebe 11 durch die dort entstehende Verlustleistung erwärmt, muss es gekühlt werden. Zu diesem Zweck wird das Schmieröl mittels einer als Hydropumpe ausgebildeten Schmierölpumpe 21 umgewälzt, welche in das Übersetzungsgetriebe 11 integriert ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schmierölpumpe 21 im feststehenden Gehäuseteil 14 des Getriebegehäuses 12 angeordnet, wobei die Pumpenwelle 23 parallel zur Antriebswelle 41 der Fräswalze 2 gerichtet ist. Schmierölpumpe 21 wird über ein Zwischenrad 22 des Übersetzungsgetriebes 11 angetrieben. Das Zwischenrad 22 sitzt auf der Pumpenwelle 23 der Schmierölpumpe 21 und kämmt mit dem Antriebsrad 18 des Übersetzungsgetriebes 11. Es liegt somit nicht nur ein Antriebsstrang von der Eingangswelle 16 über das Eingangsrad 17, das Antriebsrad 18, das Zwischenrad 22 und die Pumpenwelle 23 zur Schmierölpumpe 21 vor, sondern auch ein mechanischer Verbindungsstrang zwischen der Schmierölpumpe 21 und der Fräswalze 2. Dieser Verbindungsstrang besteht aus der Pumpenwelle 23, dem Zwischenrad 22, dem Antriebsrad 18, der Antriebswelle 41, dem Planetengetriebe 20 und dem rotierenden Gehäuseteil 13.
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Die Umwälzung des Schmieröls erfolgt über einen Schmierölkreislauf 24, welcher außerhalb des Übersetzungsgetriebes 11 und des Getriebegehäuses 12 liegt. Der Getriebekreislauf (Schmierölkreislauf 24) umfasst einen Hauptstrang 25 für den Arbeitsbetrieb und einen Nebenstrang 26 für den Wartungsbetrieb, die parallel geschaltet sind, und die wahlweise über ein Umschaltventil 27 alternativ mit der Schmierölpumpe 21 verbunden werden können. Das Umschaltventil 27 ist hier als elektrisch betätigbares 3/2-Wegeventil ausgebildet. Der Hauptstrang 25 und der Nebenstrang 26 haben zwischen dem Umschaltventil 27 und der Schmierölpumpe 21 einen gemeinsamen Leitungsabschnitt 34, welcher einerseits mit einem gemeinsamen Anschluss 43 des Umschaltventils 27 und andererseits mit der Schmierölpumpe 21 verbunden ist. Ein erster Wechselanschluss 35 des Umschaltventils 27 ist mit der Hinlaufleitung 32 des Hauptstranges 25 und ein zweiter Wechselanschluss 36 mit der Druckleitung 37 des Nebenstranges 26 verbunden.
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Im Arbeitsbetrieb der Baumaschine 1 nimmt das Umschaltventil 27 einen ersten Schaltzustand ein, der in 2 dargestellt ist. Der Hauptstrang 25 ist dabei über den Leitungsabschnitt 34 an die Schmierölpumpe 21 angeschlossen und der Nebenstrang 26 ist abgeschaltet. Die Förderrichtung im Leitungsabschnitt 34 während des Arbeitsbetriebs ist mit Pfeil FA bezeichnet.
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Typischerweise sind im Hauptstrang 25 des Schmierölkreislaufes 24 ein Kühler 28 und ein Filter 29 angeordnet, so dass das umlaufende Schmieröl gekühlt und gereinigt wird.
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Im Beispiel von 2 dient im Arbeitsbetrieb ein erster Anschluss 30 der Schmierölpumpe 21 als Sauganschluss. Das Schmieröl wird vom ersten Anschluss 30 aus dem Ölsumpf 19 gesaugt und über einen zweiten Anschluss 31 der Schmierölpumpe 21, der hier als Druckanschluss dient, und über den Leitungsabschnitt 34 in die Hinlaufleitung 32 des Hauptstranges 25 gepumpt. Nach Durchlaufen des Kühlers 28 und des Filters 29 gelangt das Schmieröl über die Rücklaufleitung 40 des Hauptstranges 25 zurück in das Getriebegehäuse 12 oberhalb des Ölsumpfes 19. Das Schmieröl trifft dort auf bekannte Weise bestimmte Getriebeteile über Spritzdüsen oder über Bohrungen im Gehäuse. Die Getrieberäder werden durch Eintauchen in den Ölsumpf 19 geschmiert. Die Anordnung der Schmierölpumpe 21 ist ausschnittsweise in einer vergrößerten Darstellung X wiedergegeben.
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Im Wartungsbetrieb wird die Schmierölpumpe 21 unter Umkehrung des Pumpenprinzips als Hydraulikmotor betrieben. Dazu wird der erste Anschluss 30 der Schmierölpumpe 21 als Zulauf für das Schmieröl und der zweite Anschluss 31 als Ablauf in den Ölbehälter 33 verwendet.
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Die Umkehrung beruht darauf, dass im Nebenstrang 26 des Schmierölkreislaufs 24 eine Hilfspumpe 39 angeordnet ist, welche vom Hauptantrieb 9 angetrieben wird. Die Hilfspumpe 39 ist außerhalb des Getriebegehäuses 12 angeordnet. Da es sich bezüglich Hilfspumpe 39 und damit angetriebener Schmierölpumpe 21 um ein hydrostatisches Getriebe handelt, können die Leitungen des Nebenstranges 26 relativ lang sein. Daher ist die Hilfspumpe 29 an einem Einbauort angeordnet, der außerhalb des Bereichs des Riementriebs liegt. Der Druckausgang der Hilfspumpe 39 ist nach Umschaltung des Umschaltventils 27 über die Druckleitung 37 mit dem zweiten Wechselanschluss 36 des Umschaltventils 27 verbunden, d.h., das Umschaltventil ist bezüglich des Nebenstrangs 26 auf Durchlass geschaltet, während der Hauptstrang 25 abgeschaltet ist. Die Förderrichtung des Nebenstrangs 26 ist somit gemäß Pfeil FW im Leitungsabschnitt 34 entgegengesetzt der Förderrichtung der Schmierölpumpe 21 im Arbeitsbetrieb. Der Saugeingang der Hilfspumpe 39 ist im Beispiel von 2 über eine Saugleitung 44 mit einem außerhalb des Getriebegehäuses 12 angeordneten Schmierölreservoir 38 verbunden.
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Im Umkehrbetrieb treibt die Schmierölpumpe 21 das Zwischenrad 22 an. Über den oben beschriebenen Verbindungsstrang aus der Pumpenwelle 23, dem Zwischenrad 22, dem Antriebsrad 18, der Antriebswelle 41, dem Planetengetriebe 20 und dem rotierenden Gehäuseteil 13 liegt ein Kraftfluss zur Fräswalze 2 vor, und dadurch wird die Fräswalze 2 von der Schmierölpumpe 21 angetrieben. Da das Zwischenrad 22 im Vergleich zum Antriebsrad 18 einen relativ kleinen Durchmesser hat, stellt diese Radpaarung in dieser Antriebsrichtung eine Getriebeuntersetzung dar. Die Rotation der Fräswalze 2 erfolgt daher mit einer entsprechend geringen Drehzahl, die weit kleiner ist als im Arbeitsbetrieb. Da die Fräswalze 2 im Wartungsbetrieb außer Eingriff mit dem Untergrund 7 ist, muss lediglich ihr Eigengewicht bewegt werden. Die Leistung der Schmierölpumpe 21 reicht dazu aus. Die Schmierölpumpe 21 dient somit im Wartungsbetrieb als Hilfsantrieb für die Fräswalze 2.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 3 sind gleiche Teile wie in 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel in der Ausführung des Nebenstrangs 26'. Hier ist der Saugeingang der Hilfspumpe 39 über die Saugleitung 44' unmittelbar mit dem Ölbehälter 33 des Getriebegehäuses 12 und dem Ölsumpf 19 verbunden. Dabei wird das Schmieröl im Wartungsbetrieb vom Ölbehälter 33 über die Hilfspumpe 39 zum Antreiben der Schmierölpumpe 21 in einem geschlossenen Kreislauf gefördert. Die Schmierölpumpe treibt wie im ersten Beispiel die Fräswalze 2 an.
