DE102013020901A1

DE102013020901A1 - Selbstfahrende Baumaschine

Info

Publication number: DE102013020901A1
Application number: DE102013020901.3A
Authority: DE
Inventors: Irina Hagen; Hermann Christ; Moritz Nick
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-06-12
Also published as: US9121143B2; US20140169881A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende Baumaschine, beispielsweise einen Straßenfertiger, mit einem Fahrzeugrahmen (2) und mit einem Doppelachsaggregat (4) und einem Einzelrad (3) an jeder Fahrzeugseite, wobei jedes Doppelachsaggregat (4) einen Tandemträger (12) sowie eine Verstellvorrichtung (15) aufweist, mit welcher der Tandemträger (12) relativ zum Fahrzeugrahmen (2) verschwenkt werden kann. Jedes Doppelachsaggregat (4) ist an einem Hebelarm (18) gelagert, welcher um eine Schwenkachse (21) schwenkbar am Fahrzeugrahmen (2) angeordnet ist, und an welchem die Verstellvorrichtung (15) angreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende Baumaschine, beispielsweise einen Straßenfertiger, mit einem Fahrzeugrahmen und mit einem Doppelachsaggregat und einem Einzelrad an jeder Fahrzeugseite, wobei jedes Doppelachsaggregat einen Tandemträger sowie eine Verstellvorrichtung aufweist, mit welcher der Tandemträger relativ zum Fahrzeugrahmen verschwenkt werden kann.
Baumaschinen dieser Art sind insbesondere zum Bau von Verkehrsflächen bekannt, wobei Straßenfertiger zur Herstellung von Asphaltfahrbahnen dienen. Grundsätzlich können diese Baumaschinen mit einem Radfahrwerk, einem Kettenlaufwerk oder einer Kombination von Radfahrwerk und Kettenlaufwerk ausgerüstet sein.
Bei einem Doppelachsaggregat, das auch als Bogie-Achse oder Pendelaggregat bezeichnet werden kann, sind zwei hinter einander liegende Achsen an einem pendelnd aufgehängten Tandemradträger gelagert. Auf diese Weise können die Räder Unebenheiten des Untergrundes folgen und gegenüber dem Fahrzeugrahmen ausgleichen. Die Tandemradträger erlauben folglich eine Fahrstabilisierung der Maschine, wobei ein Ausgleich von Bodenunebenheiten an jedem Tandemradträger unabhängig von einem weiteren Tandemradträger möglich ist.
Diese Baumaschinen weisen üblicherweise ein großes Eigengewicht auf. Sie sind ferner mit großvolumigen Behältern zur Aufnahme von Einbaumaterial ausgerüstet, so dass über die Radachsen große Lasten aufgenommen werden müssen. Neben dem Ausgleich von Bodenunebenheiten weisen Doppelachsaggregate den Vorteil auf, dass sie eine Schwerpunktverschiebung der Maschine und somit eine Änderung der auf die jeweiligen vorderen und hinteren Achsen einwirkenden Maschinenlastverteilung ermöglichen. Wenn die Pendelachse des Doppelachsaggregats die Vorderachse des Fahrzeugs bildet und die Einzelräder an der Hinterachse angeordnet sind, wie es bei einem Straßenfertiger der Fall ist, ist es beispielsweise möglich, durch das Anheben der vorderen Räder der Tandemradträger eine Schwerpunktverschiebung der Maschine nach vorne zu erreichen, wodurch sich die auf die hintere Radachse einwirkenden Maschinenlasten reduzieren. Insbesondere für den Transport der Maschinen ist eine solche veränderbare Achslastverteilung von Vorteil, da auf diese Weise vorgegebene maximale Achslasten eingehalten werden können, sobald die Maschine auf öffentlichen Verkehrsflächen betrieben wird. Im Baustellenbetrieb kann es dann wieder von Vorteil sein, besonders hohe Achslasten auf den hinteren oder vorderen Achsen zur Verfügung zu stellen, um beispielsweise bei einem Straßenfertiger die Effektivität einer an einem hinteren Rad angeordneten Glätt- und Verteilerbohle zu erhöhen.
Ein Straßenfertiger mit zwei Doppelachsaggregaten ist aus DE 29920556 U1 bekannt, wobei die Pendelachsen unmittelbar am Fahrzeugrahmen angeordnet sind. Um eine Reduktion der Achslasten auf den hinteren Achsen durch eine Schwerpunktverschiebung des Straßenfertigers herbeizuführen, ist nach einer Ausführungsform eine Verstellvorrichtung, beispielsweise ein Hydraulikzylinder, vorgesehen, welche einen Tragarm des Tandemradträgers beaufschlagt. Die Verstellvorrichtung ist hierbei im Zusammenspiel mit dem Pendelbetrieb des Tandemradträgers entweder starken Belastungen unterworfen oder schränkt den Pendelbetrieb derart ein, dass keine freie Pendelfunktion mehr gewährleistet ist.
Aus DE 29920556 U1 ist ferner bekannt, die Doppelachsaggregate entlang der Längsachse der Maschine verschiebbar anzuordnen sind, wodurch ebenfalls eine Schwerpunktverschiebung der Maschine ermöglicht wird. Eine solche Konstruktion ist jedoch technisch sehr aufwendig und somit kostenintensiv. Darüber hinaus erfordert das Verschieben des Tandemradträgers bzw. der zugeordneten Bauteile einen sehr hohen Platzbedarf, was auf die Grundabmessungen der Maschine einen negativen Einfluss hat.
Neben der Verlagerung des Schwerpunktes der Maschine in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen ist es weiter von Interesse, sowohl die vorherrschenden Achslasten der Maschine zu ermitteln als auch zur Optimierung der Fertigungsvorgänge den Fahrzeugrahmen höhenverstellbar zu konzipieren. So erlaubt beispielsweise ein höhenverstellbarer Straßenfertiger die genaue Ausrichtung relativ zu Lastkraftwagen, welche Einbaumaterial zuführen oder Ausbaumaterial abtransportieren. Die Kombination des höhenverstellbaren Fahrzeugrahmens mit frei pendelnden Tandemradträgern unter Berücksichtigung der geforderten Schwerpunktverschiebung ist bisher jedoch nicht oder nur unzureichend gelöst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baumaschine der eingangs genannten Art anzugeben, welche eine bedarfsgerechte Schwerpunktverschiebung der Maschine ermöglicht und mit welchen gleichzeitig auf einfache und sichere Art und Weise eine Höhenverstellung des Fahrzeugrahmens durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jedes Doppelachsaggregat an einem Hebelarm gelagert ist, welcher um eine Schwenkachse schwenkbar am Fahrzeugrahmen angeordnet ist, und dass die Verstellvorrichtung am Hebelarm angreift.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß weist die Baumaschine eine Pendelachse auf, die parallel zur Schwenkachse versetzt an der Maschine angeordnet ist und der pendelnden Aufnahme des Tandemradträgers dient. Lasten, die vom Fahrzeugrahmen in die jeweiligen Schwenkachsen eingetragen werden, werden von den Schwenkachsen über den Hebelarm in die Pendelachse und von dort über den Tandemradträger in die Räder eingetragen und in den Boden abgeleitet. Statisch betrachtet besteht also zwischen der Pendelachse und der Schwenkachse eine Exzentrizität, deren Momentenwirkung erfindungsgemäß durch die Verstellvorrichtung abgefangen wird, die derart ausgebildet ist, dass es die Relativposition zwischen der Schwenkachse und der Pendelachse fixieren und/oder verändern und insbesondere die Pendelachse relativ zur Schwenkachse verschwenken kann.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Positionsänderung und insbesondere eine Höhenverstellung der Schwenkachse und somit des Fahrzeugrahmens relativ zur Pendelachse im Sinne einer Nivellierung von Bodenunebenheiten auszuführen, wobei diese Positionsänderung wenigstens teilweise aktiv durch das Eigengewicht der Maschine und/oder durch die Verstellvorrichtung, beispielsweise Linear-Kraftelemente, Rotations-Kraftelemente etc., ausgelöst wird. Durch die exzentrische Anordnung zwischen Schwenkachse und Pendelachse und die Verstellvorrichtung ist es darüber hinaus möglich, eine Kraft auf den Hebelarm und über die Pendelachse auf den Tandemradträger aufzubringen, die ein Verschwenken des Tandemradträgers und somit eine Schwerpunktverschiebung der Maschine ermöglicht.
Der Hebelarm kann vorzugsweise ein Exzenterbalken oder dergleichen Tragelement sein, das sich zwischen der Schwenkachse und der Pendelachse erstreckt. Hier sind sämtliche aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsformen von Tragelementen, insbesondere zur Übertragung von Dreh- und Biegemomenten, anwendbar.
Vorzugsweise weist die Verstellvorrichtung wenigstens ein Kraftdetektionselement auf, über welches die an der Verstellvorrichtung angreifenden Kräfte detektiert werden können. Auf diese Weise ist es unter anderem möglich, die von der Schwenkachse in die Pendelachse eingetragenen anteiligen Maschinenlasten zu detektieren.
Vorzugsweise steht in einer Pendelstellung die Schwenkachse derart über den Hebelarm mit der Pendelachse in Wirkverbindung, dass der Anteil der Maschinenlasten, der in die Schwenkachse abgeleitet wird, ausschließlich über die Pendelachse in das Rad weitergeleitet wird, welches Bodenkontakt hat. Das bedeutet, dass in der Pendelstellung, in der vorzugsweise der Tandemradträger frei um die Pendelachse der Maschine pendeln kann, sämtliche Maschinenlasten, die anteilig über die Schwenkachse des vorderen Rades abgeleitet werden, in die Pendelachse und von dort in den Boden fließen. Auf diese Weise wird garantiert, dass der freie Pendelbetrieb nicht behindert wird. Durch das der Verstellvorrichtung zugeordnete Kraftdetektionselement ist während des Pendelbetriebes (bei der Verwendung geeigneter Kraftdetektionselemente) die genaue Achslastbestimmung des Rades möglich.
Die Schwenkachse oder ein zugeordnetes Bauteil ist bei einer besonderen Ausführungsform innerhalb eines Pendelfreiraumes im Tandemradträger geführt. Während des Pendelbetriebes ist der ungehinderte Ausgleich von Bodenunebenheiten über den Tandemradträger möglich, indem dieser um die Pendelachse pendelt und Bodenunebenheiten über eine Vertikalbewegung an den Fahrelementen abträgt. Durch die Führung der Schwenkachse im Tandemradträger wird diese Pendelbewegung ungehindert ermöglicht, wobei trotzdem eine kompakte Bauweise der Maschine und insbesondere der Räder gewährleistet ist.
Der Pendelfreiraum weist vorzugsweise wenigstens ein Anschlagelement auf, das zur Beschränkung der Pendelbewegung mit einem Anschlagfortsatz an der Schwenkachse oder einem zugeordneten Bauteil in Wirkeingriff bringbar ausgebildet ist. Dieser Anschlagfortsatz kann beispielsweise eine Verlängerung der Schwenkachse sein, der in den Pendelfreiraum so eingreift, dass er in bestimmten Extremauslenkungen während des Pendelbetriebes am Anschlagelement anstößt. Das Anschlagelement kann auf nur einer Seite des Pendelfreiraumes zur Begrenzung der Pendelbewegung in einer Richtung, oder aber auf beiden Seiten zur Beschränkung der Pendelbewegung in beiden Richtungen, ausgebildet sein.
Üblicherweise ist der Pendelfreiraum bzw. die Position der Anschlagelemente am Pendelfreiraum so ausgebildet, dass sich eine Pendelbewegung um die Pendelachse von ±30° und insbesondere ±20° begrenzen lässt.
In einer besonderen Ausführungsform ist der Pendelfreiraum als Langloch ausgebildet, dessen Schmalseiten die Anschlagelemente bilden. Bei einem derart ausgebildeten Pendelfreiraum ist eine zuverlässige Führung des Anschlagfortsatzes und dessen Arretierung an dem bzw. den Anschlagelementen sicher gewährleistbar.
Vorzugsweise sind das Anschlagelement oder der Anschlagfortsatz über das Eigengewicht der Maschine und/oder über die Verstellvorrichtung miteinander in Wirkeingriff bringbar ausgebildet. So ist es beispielsweise möglich, die Schwenkachse und die Pendelachse derart relativ zueinander anzuordnen, dass das resultierende Exzentermoment durch das Kraftelement aufgefangen und so die Position der beiden Achsen zueinander arretiert bleibt. Bei einer „Öffnung” des Kraftelementes kann die Schwenkachse relativ zur Pendelachse um den Hebelarm verschenkt und insbesondere abgesenkt werden. Eine solche Bewegung kann natürlich aber auch aktiv über ein Kraftelement erfolgen, das aktiv die Schwenkachse um die Pendelachse verschwenkt und so den Fahrzeugrahmen absenkt und/oder den Tandemradträger um die Schwenkachse verschwenkt und insbesondere wenigstens ein Fahrelement anhebt.
Sobald das Anschlagelement und der Anschlagfortsatz miteinander in Wirkverbindung stehen, ist die Pendelbewegung des Tandemradträgers in wenigstens einer Richtung blockiert; eine freie Pendelung ist dann nicht mehr möglich. Insofern entspricht dieser Zustand quasi einem Starrachsenbetrieb. Relevant ist, dass der Tandemradträger durch die erfindungsgemäße Ausführung während des Pendelbetriebes frei pendelbar an der Tandemachse gelagert ist. Erst wenn der Anschlagfortsatz der Schwenkachse mit dem Anschlagelement in Wirkverbindung tritt, um entweder den Fahrzeugrahmen abzusenken bzw. anzuheben oder den Tandemradträger zu verschwenken, insbesondere um eine Schwerpunktverschiebung durchzuführen, wird diese freie Pendelbarkeit in wenigstens einer Richtung eingeschränkt.
Vorzugsweise ist die Verstellvorrichtung derart ausgebildet und mit dem Hebelarm in Wirkverbindung bringbar, wobei dazu geeignete Antriebe an der Verstellvorrichtung vorgesehen sind, dass sie ein Drehmoment um die Querachse der Maschine auf den Hebelarm bewirkt. Durch das Einwirken eines Drehmomentes um die Schwenkachse auf den Hebelarm kommt es ab einer bestimmten Drehmomentstärke zu einem Verschwenken des Tandemradträgers und folglich zu einem Anheben eines Rades am Tandemradträger. Dieses Anheben führt zu einer Schwerpunktverschiebung und in Abhängigkeit der Position des angehobenen Rades entweder zu einer Entlastung oder einer Belastung des Hinterrades der Baumaschine.
Grundsätzlich ist also bei dieser Ausführungsform eine Arretierung des Pendelbetriebes bzw. ein Wechsel in einen Starrachsenbetrieb möglich, wobei dazu lediglich die Verstellvorrichtung vorgesehen werden muss, die ein Drehmoment auf den Hebelarm zwischen Pendelachse und Schwenkachse bewirkt. Durch die Führung des Anschlagfortsatzes der Schwenkachse im Pendelfreiraum kommt es bei dieser Drehmomenten-Einwirkung zu einer Wirkverbindung zwischen dem Anschlagfortsatz und dem Anschlagelement und so zu einer Arretierung der Pendelbewegung in wenigstens einer Richtung.
Vorzugsweise ist die Verstellvorrichtung bzw. das Kraftelement der Verstellvorrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass der Tandemradträger um eine Achse parallel zur Querachse der Maschine verschwenkbar und insbesondere mit einem vorderen Rad vom Boden abhebbar ist. Die Querachse ist eine horizontale Achse quer zur Längsachse beziehungsweise Arbeitsrichtung der Baumaschine. Im Zusammenspiel mit der Ausbildung einer parallel zur Schwenkachse ausgebildeten Pendelachse, die über ein Hebelarm in Wirkverbindung steht und bei der eine Verstellvorrichtung wirkt, die eine Fixierung bzw. Bewegung der Relativposition der beiden Achsen ermöglicht, führt die Ausbildung des verschwenkbaren Tandemradträgers zu einer Maschine, bei der auf sehr einfache Weise der Maschinenschwerpunkt verschoben und der Fahrzeugrahmen abgesenkt bzw. angehoben werden kann.
Vorzugsweise weist die Verstellvorrichtung wenigstens ein Kraftelement und insbesondere ein Linear-Kraftelement auf, das mit dem Hebelarm derart in Wirkeingriff steht, dass bei einer Aktivierung des Kraftelementes ein Drehmoment auf den Hebelarm wirkt. Ein solches Kraftelement der Verstellvorrichtung kann insbesondere ein Hydraulikzylinder sein.
Üblicherweise ist ein Doppelachsaggregat der vorstehenden Art auf beiden Seiten der Baumaschine angeordnet. Es ist dann bevorzugt, wenn eine Kopplungseinrichtung vorhanden ist, mit der die Verstellvorrichtungen und insbesondere die Hydraulikzylinder der Doppelachsaggregate, insbesondere wahlweise, zueinander gegenläufig gekoppelt sind. Eine gegenläufige Kopplung liegt dann vor, wenn eine Verstellung der einen Verstellvorrichtung eine entgegengesetzte Verstellung der anderen Verstellvorrichtung bewirkt. Wird die Pendelachse beim einen Doppelachsaggregat somit angehoben, erfolgt gleichzeitig ein Absenken der Pendelachse des anderen Doppelachsaggregates.
Zur konkreten Ausbildung der Kopplungseinrichtung kann auf eine Vielzahl alternativer Ausführungsformen zurückgegriffen werden. Als besonders bevorzugt hat sich allerdings, insbesondere bei der Verwendung von Hydraulikzylindern, eine Kopplungseinrichtung herausgestellt, die eine Verbindungsleitung zwischen zwei Hydraulikzylindern der Verstellvorrichtung umfasst. Hydraulikfluid wird somit durch diese Verbindungsleitung zwischen den beiden Hydraulikzylindern verschoben.
Um auf beiden Seiten gleichmäßige Stellwege zu gewährleisten, ist die Verbindungsleitung dabei vorzugsweise in der Weise ausgebildet ist, dass insgesamt die beiden Zylinderräume und getrennt dazu die beiden Ringräume der beiden Hydraulikzylinder jeweils in Fluidverbindung sind. Der Ringraum ist dabei der Zylinderinnenraum, durch den die Kolbenstange verläuft, und der Zylinderraum entsprechend der Zylinderinnenraum, durch den kein Kolben verläuft.
Um im Betrieb das Wahlspektrum verschiedener Betriebsoptionen möglichst vielseitig zu gestalten, ist es bevorzugt vorgesehen, wenn wenigstens ein Sperrventil in die Hydraulikleitung gesetzt ist, das zwischen einer Offen-Position und einer Sperr-Position verstellbar ist. Damit kann wahlweise eine fluidische Verbindung über die Verbindungsleitung geschaffen werden oder abgestellt werden.
Vorzugsweise bildet der zweiarmige Hebelarm einen Kniehebel. Ein Kniehebel ist beispielsweise ein Element, bei dem die beiden arme oder Schenkel in einem Winkel von vorzugsweise zwischen 45 und 135°, insbesondere 90°, zueinander biegesteif angeordnet sind. Ein Arm bzw. Schenkel dieses Kniehebels ist dann vorzugsweise mit der Pendelachse verbunden.
Die Schwenkachse ist dabei vorzugsweise im Kniebereich des Kniehebels angeordnet. Über eine solche Anordnung kann sehr einfach der Wirkeingriff zwischen der Schwenkachse und dem Pendelfreiraum am Tandemradträger hergestellt werden. Weiter ist es bei einem derart ausgebildeten Kniehebelelement auch sehr einfach möglich, ein Drehmoment auf den Tandemradträger auszuüben.
Im Folgenden wird die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel weiter beschrieben, das in den Zeichnungen dargestellt ist. Hierbei zeigen schematisch:
1 eine Seitenansicht eines Straßenfertigers;
2 eine Detailansicht eines Doppelachsaggregats des Straßenfertigers aus 1;
3 einen Horizontalschnitt durch das Doppelachsaggregat aus 2; und
4 eine Detailansicht auf das Fahrwerk des Straßenfertigers aus 1 im Starrachsenbetrieb;
5 eine Detailansicht des Fahrwerks des Straßenfertigers aus 1 bei abgesenktem Fahrzeugrahmen;
6 eine Detailansicht bei unterschiedlicher Höheneinstellung der links- und rechtsseitigen Doppelachsaggregate; und
7 ein Hydraulikschaltplan auf die Verschaltung zweier Doppelachsaggregate.
1 zeigt eine als Straßenfertiger 1 ausgebildete selbstfahrende Baumaschine. Die Vorwärtsfahrtrichtung ist mit dem Pfeil a bezeichnet. Der Straßenfertiger 1 weist im vorderen Bereich einen Gutbunker 7 zur Aufnahme von Einbaumaterial und im Heckbereich eine Verteilvorrichtung 8 für das Einbaumaterial auf. Über die Verteilvorrichtung 8 wird das Einbaumaterial auf einer Oberfläche 11 verteilt und mit einer Einbau- bzw. Glättbohle 9 geglättet. Ein Führerstand ist mit dem Bezugszeichen 6 versehen.
Der Straßenfertiger 1 hat ein Fahrwerk mit einem Paar Hinterräder und einem Paar frontseitig angeordneter Doppelachsaggregate, wobei in der dargestellten Seitenansicht lediglich das linksseitige Hinterrad 3 und das linksseitige Doppelachsaggregat 4 zu sehen sind.
Das in Fahrtrichtung a des Straßenfertigers 1 vorne angeordnete Doppelachsaggregat 4 umfasst einen Tandemradträger 12, der über eine Pendelachse 19 am Straßenfertiger 1 angeordnet ist. Der Tandemradträger 12 erstreckt sich in Richtung der Längsachse A_L des Straßenfertigers 1. Am Tandemradträger 12 sind als Fahrelemente ein vorderes Rad 13 und ein hinteres Rad 14 in Richtung der Längsachse A_L der Maschine 1 beabstandet voneinander angeordnet. Die Räder 13, 14 sind über eine vordere bzw. hintere Radachse 16, 17 am Tandemradträger 12 gelagert. Die durch den Tandemradträger 12 ausführbare Pendelbewegung ist durch einen Doppelpfeil b veranschaulicht.
Gemäß 2 verläuft die Pendelachse 19 parallel zur Querachse A_Q des Straßenfertigers 1. Die Pendelachse 19 ist an einem Hebelarm 18 gelagert, welcher schwenkbar an einer Schwenkachse 21 am Fahrzeugrahmen 2 angeordnet ist. Die Schwenkachse 21 verläuft parallel zur Pendelachse 19. Aus statischer Sicht erfolgt also Lastableitung über den Fahrzeugrahmen 2 in die Schwenkachse 21, von dort über den Hebelarm 18 in die Pendelachse 19 und von dort weiter über den Tandemradträger 12 in die Räder 13, 14.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abstand der vorderen Radachse 16 von der Pendelachse 19 kürzer, als der Abstand der hinteren Radachse 17 von der Pendelachse 19. Somit liegt die Pendelachse 19 bezüglich der vorderen und hinteren Radachsen 16, 17 außermittig am Tandemradträger 12. Die Pendelachse 19 liegt zwischen der vorderen Radachse 16 und der hinteren Radachse 17. Die Schwenkachse 21 befindet sich in Vorwärtsfahrtrichtung a gesehen hinter der Pendelachse 19, d. h. auf der Seite der Pendelachse 19, auf welcher das Hinterrad 14 angeordnet ist. Die Schwenkachse 21 ist dabei zwischen der Pendelachse 19 und der hinteren Radachse 17 positioniert und somit ebenfalls außermittig.
Der Hebelarm 18 ist zweiarmig als L-förmiger Kniehebel ausgebildet, wobei an einem ersten Arm 28 die Pendelachse 19 angeordnet ist. Ein zweiter Arm 27 ist mit einer Verstellvorrichtung 15 verbunden. Der erste Arm 28 ist im Wesentlichen parallel zur Längsachse A_L ausgerichtet, wobei er parallel zum Tandemradträger 12 verläuft, wenn beide Räder 13, 14 mit einer horizontal verlaufenden Oberfläche 11 in Kontakt sind, wie in 2 dargestellt ist. Der zweite Arm 27 ist dabei vertikal ausgerichtet und die Wirkungsrichtung der Verstellvorrichtung 15 ist im Wesentlichen parallel zur Längsachse A_L.
Mit der Verstellvorrichtung 15 erfolgt wahlweise eine Veränderung der Schwenkposition des Hebelarms 18 oder eine Fixierung der Schwenkposition. Die Verstellvorrichtung 15 ist hier als doppelt wirkende hydraulische Kolben-/Zylindereinheit ausgebildet. Auf diese Weise kann der Hebelarm 18 in beiden Richtungen aktiv verstellt werden. Bei einer Fixierung sind die Hydraulikvolumen der Kolben-/Zylindereinheit gesperrt.
Gemäß 3 liegt der Hebelarm 18 zwischen dem Fahrzeugrahmen 2 und dem Doppelachsaggregat 4, an dessen Außenseite sich die Räder 13, 14 befinden. Er ist über ein Schwenklager 22 auf der Schwenkachse 21 gelagert, die fest mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist. Die Pendelachse 19 ist fest mit dem Tandemradträger 12 verbunden und über ein Pendellager 20 am ersten Arm 28 gelagert.
Wie 2 und 3 weiter zeigen, ist die Schwenkachse 21 im Kniebereich 26 des Hebelarms 18 so angeordnet, dass sie den Hebelarm 18 durchdringt und mit einem koaxialen Anschlagfortsatz 31 in einen Pendelfreiraum am Tandemradträger 12 eingreift. Der Pendelfreiraum ist hier als Langloch 23 ausgeführt, wobei die Schmalseiten des Langloches 23 ein unteres und ein oberes Anschlagelement 36, 36' für den Anschlagfortsatz 31 bilden. In der in 2 dargestellten Pendelstellung befindet sich der Anschlagfortsatz 31 in der Mitte des Pendelfreiraums bzw. des Langlochs 23, so dass der Tandemradträger 12 innerhalb des Pendelfreiraums nach beiden Seiten frei pendeln kann. Der Tandemradträger 12 und der Hebelarm 18 können somit relativ zueinander nach beiden Seiten verschwenkt werden, soweit es der Pendelfreiraum zulässt.
Die Anschlagelemente 36, 36' beschränken die Pendelbewegung b des Tandemradträgers 12 um die Pendelachse 19. Sobald der Tandemradträger 12 so weit ausgelenkt ist, dass eine der Schmalseiten des Langlochs 23 am Anschlagfortsatz 31 anschlägt, wird die Pendelbewegung b begrenzt, so dass sich der hier mit dem Bezugszeichen P_H bezeichnete maximale Pendelhub ergibt.
In der in 2 dargestellten ”Pendelstellung” kann folglich der Tandemradträger 12 mit den daran angeschlagenen Rädern 13, 14 frei um die Pendelachse 19 pendeln, soweit sich die Pendelbewegung innerhalb des durch die Anschlagelemente 36, 36' begrenzten maximalen Pendelhubs PH bewegt. Wesentlich in der Pendelstellung ist dabei, dass die am zweiten Arm 27 des Hebelarms 18 angeschlagene Verstellvorrichtung 15 die Relativposition zwischen der Schwenkachse 21 und dem Tandemradträger 12 vorgibt. Zu diesem Zweck ist die Verstellvorrichtung 15 bezüglich der Kolbenposition arretierbar. Da der erste Arm 28 des Hebelarms 18, der die Lastableitung von der Schwenkachse 21 in die Pendelachse 19 übernimmt, frei auslenkbar am Tandemradträger 12 angeschlagen ist, müssen die aus der Exzentrizität der Pendelachse 19 und der Schwenkachse 21 resultierenden Momentenkräfte von der Verstellvorrichtung 15 aufgenommen werden. Das Doppelachsaggregat 4 wird in der dargestellten Pendelstellung gehalten, wenn die Verstellvorrichtung 15 so arretiert ist, dass der Kolben unbeweglich im Zylinder gehalten wird.
Die Verstellvorrichtung 15 ist hier mit einem Kraftdetektionselement 29 versehen, über welches die auf die Verstellvorrichtung 15 wirkende Linear-Kraft C mittels eines Drucksensors ermittelt werden kann. Diese Kraft lässt einen direkten Rückschluss auf die Achslast des vorderen Rades 4 zu. Das Ergebnis dieser Messung kann zur Zugkrafteinstellung des Doppelachsaggregats 4 verwendet werden, indem der Druck im hydraulischen Antriebszweig des Doppelachsaggregats 4 entsprechend geregelt wird.
Der Anschlagfortsatz 31 ist hier integral mit der Schwenkachse 21 ausgebildet. Er stellt eine Verlängerung der Schwenkachse 21 dar, die den Hebelarm 18 im Kniebereich 26 durchdringt. Um eine möglichst reibungsfreie Führung des Anschlagsfortsatzes 31 im Pendelfreiraum bzw. Langloch 23 zu erzielen, ist dieses Langloch 23, wie insbesondere in 3 dargestellt, zur Bildung eines Spielfreiraumes geringfügig breiter als der Durchmesser des Anschlagfortsatzes 31.
Um die Maschine 1 lenken zu können, sind die Räder 13, 14 des Doppelachsaggregats 4 über ein Lenkgestänge 24 verbunden, das hier über eine Zylinder-Kolbeneinheit 25 betätigt werden kann.
Während 2 das Doppelachsaggregat 4 im Pendelbetrieb darstellt, zeigt 4 den sogenannten ”Starrachsenbetrieb”, bei dem der Tandemradträger 12 um die Querachse A_Q der Maschine 1 in der Weise verschwenkt ist, dass das vordere Rad 13 angehoben ist.
Wie in 4 dargestellt, führt dieses Anheben des vorderen Rades 13 zu einer Schwerpunktverschiebung des Straßenfertigers 1 von einer mit M₁ bezeichneten Position im Pendelbetrieb nach vorn zu einer mit M₂ bezeichneten Position. Diese Schwerpunktverschiebung hat eine Entlastung des hinteren Rades 3 zur Folge. Durch den Wechsel vom Pendelbetrieb in den Starrachsenbetrieb ist es also unter anderem möglich, den Maschinenschwerpunkt M₁ in Fahrtrichtung a nach vorne in die Position M₂ zu verschieben und dadurch die Achslast am Hinterrad 3 zu reduzieren.
Der Wechsel vom Pendelbetrieb zum Starrachsenbetrieb erfolgt durch eine Betätigung des Hebelarms 18 mittels der Verstellvorrichtung 15. Durch eine Bewegung im Uhrzeigersinn schwenkt der Hebelarm 18 um die Schwenkachse 21 gemäß Pfeil d in die in 4 dargestellte Position.
Durch dieses Verschwenken des Hebelarmes 18 wirkt eine nach oben gerichtete Kraft auf die Pendelachse 19. Dadurch wird eine Hebelwirkung auf den Tandemradträger 12 ausgeübt, wobei das hintere Rad 14 als Drehpunkt wirkt und das vordere Rad 13 gemäß Pfeil f vom Untergrund 11 abgehoben und nach oben verschwenkt wird.
Das bedeutet, dass der Pendelfreiraum bzw. das Langloch 23 des Tandemradträgers 12 um die Pendelauslenkung PH (siehe 2) so weit nach oben ausgelenkt ist, dass der Anschlagfortsatz 31 der Schwenkachse 21 mit dem unteren Anschlagelement 36 in Eingriff ist. Eine Pendelbewegung des Tandemradträgers 12 ist dadurch nicht mehr möglich. Diese Position ist nicht nur zum Ausgleich der Achslasten vorteilhaft, sondern auch beim Überfahren von Stufen und ähnlichen Erhebungen.
Die Rückführung in den Pendelbetrieb erfolgt dadurch, dass die Verstellvorrichtung 1 den Hebelarm 18 entgegen dem Uhrzeigersinn bzw. entgegen dem Pfeil d verschwenkt, wobei der erste Arm 28 des Hebelarms 18 nach unten geschwenkt wird. Dadurch erhält das vordere Rad 13 wieder Bodenkontakt. Dann wird durch weitere Verschwenkung des Hebelarms 18 entgegen dem Uhrzeigersinn der Fahrzeugrahmen 2 zusammen mit der Schwenkachse 21 angehoben, bis der Tandemradträger 12 wieder frei pendeln kann, wie an Hand von 2 beschrieben wurde.
Wenn der Hebelarm 18 von der Verstellvorrichtung 15 gemäß 5 im Uhrzeigersinn entsprechend Pfeil d verschwenkt wird, bis das untere Anschlagelement 36 erreicht ist, bewirkt dies eine Absenkung des Fahrzeugsrahmens 2. Auf diese Weise wird auch der Gutbunker 7 (1) abgesenkt, was beim Beschicken mit Einbaumaterial durch einen Lastkraftwagen vorteilhaft ist. Diese Bewegung kann ohne Krafteinleitung in die Verstellvorrichtung 15 allein auf Grund des Eigengewichts der Baumaschine erfolgen, wenn die von der Verstellvorrichtung 15 auf den Hebelarm 18 ausgeübte Haltekraft verringert wird, bis sich die Schwenkachse 21 auf Grund des darauf ruhenden Fahrzeuggewichts absenkt.
Umgekehrt kann durch ein Verschwenken des Hebelarms 18 entgegen dem Uhrzeigersinn ein Anheben des Maschinenrahmens erfolgen bis der obere Anschlag 36' erreicht ist. Dabei wird das hintere Rad 14 des Doppelachsaggregats 4 vom Untergrund 11 abgehoben. Auf diese Weise ist es möglich, die Bodenfreiheit der Baumaschine 1 bei bestimmten Fahrmanövern zu erhöhen.
Die vorstehend beschriebene Verstellung des linksseitigen Doppelachsaggregats 4 ist in gleicher Weise auch beim rechtsseitigen Doppelachsaggregat vorhanden. Beide Seiten können wahlweise unabhängig voneinander angesteuert werden, d. h. das linksseitige und das rechtsseitige Doppelachsaggregat können unabhängig voneinander im Pendelbetrieb oder Starrachsenbetrieb eingestellt und betrieben werden. Wenn beide vorderen Räder 13 vom Untergrund 11 abgehoben sind, wird dies als Längspendelung bezeichnet.
Ferner können die vorderen Räder 13 der Doppelachsaggregate 12 der linken und der rechten Seite unabhängig voneinander vom Untergrund 11 abgehoben werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Fahrzeugrahmen in der vorstehend beschriebenen Weise auf der linken und rechten Seite unabhängig voneinander anzuheben und abzusenken, um die Baumaschine bezüglich ihrer Querachse AQ auf abschüssigem Untergrund zu nivellieren. In diesem Zusammenhang kann der mittels der linksseitigen und rechtsseitigen Kraftelemente 29 ermittelte Druck in den Verstellvorrichtungen 15 auch zur Nivellierung der Einbau- und Glättbohle 9 verwendet werden. Die unabhängige linksseitige und rechtsseitige Höhenverstellung des Fahrzeugsrahmens 2 mittels der betreffenden Verstellvorrichtung 15 wird als Querpendelung bezeichnet.
In 6 ist als Beispiel für die Querpendelung eine Konstellation veranschaulicht, bei welcher sich das linksseitige Doppelachsaggregat 4 im Starrachsenbetrieb und das rechtsseitige Doppelachsaggregat im Pendelbetrieb befindet. Um die Darstellung einfach zu halten, sind lediglich das Langloch 23 des linksseitigen Tandemradträgers 12 und das Langloch 12r des rechtsseitigen Tandemradträgers 12r mit den betreffenden unteren und oberen Anschlagelementen 36 und 36r sowie den zugehörigen Schwenkachsen 31 bzw. 31r dargestellt. Demnach befindet sich der linksseitige Anschlagfortsatz 31 am unteren Anschlagelement 36 und der rechtsseitige Anschlagfortsatz 31r befindet sich zwischen dem unteren und oberen Anschlagelement 36r, 36r'.
Insbesondere diese Längspendelung, d. h. ein Ausgleich von Maschinenbewegungen um die Längsachse A_L, kann auch in gewissem Umfang durch eine Kopplung der beiden Doppelachsaggregate 4 durch eine Kopplungseinrichtung erreicht werden, wie sie in 3 durch die Verbindung der beiden Hydraulikzylinder 15 und 15' lediglich schematisch angedeutet ist. Der Hydraulikzylinder 15' steht dabei stellvertretend für ein vollständiges Doppelachsaggregat 4. Einzelheiten zur Kopplung sind in 7 näher veranschaulicht. Wesentlich ist dabei, dass durch diese Kopplung eine gegenläufige Höhenverstellung der Höhe der Pendelachse 19 gegenüber dem Maschinenrahmen erreicht werden kann, so dass die Baumaschine beim Überfahren einseitiger Hindernisse, horizontal ausgerichtet bleibt. Dazu sind Verbindungsleitungen 50a und 50b vorhanden, wobei die Leitung 50a die Ringräume und die Leitung 50b die Zylinderräume der Zylinder-Kolbeneinheiten 15 und 15' miteinander fluidisch verbinden. Fährt die Zylinder-Kolbeneinheit 15' ein, bewirkt dies eine dazu gegenläufige Ausfahrbewegung der Zylinder-Kolbeneinheit 15, wie in 7 beispielhaft durch die entsprechenden Pfeile angedeutet. In der Summe ist dadurch der Ausgleich höherer Hindernisse unter Aufrechterhaltung der Horizontalausrichtung der Baumaschine möglich.
Um diese Nivellierfunktion optional oder auch nur einseitig zu nutzen, sind in den Hydraulikkreislauf Sperrventile 51a bis 51d angeordnet, die zwischen einer Sperrposition, in der kein Hydraulikfluiddurchfluss möglich ist, und einer Freigabeposition, in der ein Hydraulikfluiddurchfluss möglich ist, verstellbar sind jeweils in Fluidrichtung vor den jeweiligen Zylinder- und Ringräumen integriert. Die Schaltstellung der Ventile kann vom Bediener oder optional auch einer Maschinensteuereinheit gesteuert werden. Sind die Ventile 51a bis 51d geöffnet, steht eine Längspendelung um die Querachse A_Q zur Verfügung, über die Bodenunebenheiten zwischen den beiden Doppelachsaggregaten ausgeglichen werden können.
Ferner ist über ein 4/3-Wegeventil 53 eine Druckversorgung in Form einer Hydraulikpumpe 52 an die Verbindungsleitungen 50a und 50b vorhanden, über die die Stellposition der Zylinder-Kolbeneinheiten 15 und 15' wahlweise einseitig oder beidseitig veränderbar ist, beispielsweise für den vorstehend bereits beschriebenen Starrachsenbetrieb und/oder zum einseitigen oder zweiseitigen Anheben oder Absenken der Baumaschine. Dazu münden die entsprechenden Versorgungsleitungen in die Verbindungsleitungen 50a und 50b zwischen die beiden Sperrventile 51a und 51b der Ringräume oder 51c und 51d der Zylinderräume.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 29920556 U1 [0005, 0006]

Claims

Selbstfahrende Baumaschine, beispielsweise Straßenfertiger, mit einem Fahrzeugrahmen (2) und mit einem Doppelachsaggregat (4) und einem Einzelrad an jeder Fahrzeugseite, wobei jedes Doppelachsaggregat (4) einen Tandemträger (12) sowie eine Verstellvorrichtung (15) aufweist, mit welcher der Tandemträger (12) relativ zum Fahrzeugrahmen (2) verschwenkt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Doppelachsaggregat (4) an einem Hebelarm (18) gelagert ist, welcher um eine Schwenkachse (21) schwenkbar am Fahrzeugrahmen (2) angeordnet ist, und dass die Verstellvorrichtung (15) am Hebelarm (18) angreift.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm (18) zweiarmig ausgebildet ist, wobei das zugehörige Doppelachsaggregat (4) an einem ersten Arm (28) angeordnet ist, und die Verstellvorrichtung (15) am zweiten Arm (27) angreift.
Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiarmige Hebelarm (18) als L-förmiger Hebelarm ausgebildet ist, wobei der erste Arm (28) im Wesentlichen horizontal und der zweite Arm (27) im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm (18) zwischen dem Fahrzeugrahmen (2) und dem Doppelachsaggregat (4) angeordnet ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlag zur Begrenzung der Schwenkbewegung des Tandemträgers (12) des Doppelachsaggregats (4) vorhanden ist.
Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag in der Weise gebildet wird, dass eine Verlängerung der Schwenkachse (21) in einer Ausnehmung am Tandemträger (12) geführt ist.
Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung als Langloch (27) ausgebildet ist, dessen Enden als oberer bzw. untere Anschlag (36, 36') dienen.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (21) des Hebelarms (28) auf der Seite der Pendelachse (19) angeordnet ist, auf welcher das Einzelrad (3) angeordnet ist.
Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (21) des Hebelarms (28) zwischen der Pendelachse (19) und dem Rad (14) des Doppelachsaggregats (4) angeordnet ist, welches dem Einzelrad (3) gegenüberliegt.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Verstellvorrichtung (15) als doppelt wirkender Hydraulikzylinder ausgebildet ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellvorrichtung (15) in einer vorgegebenen Schwenkstellung des Hebelarms (18) arretierbar ist, in welcher ein Rad (13, 14) des Doppelachsaggregats (4) vom Boden abgehoben ist, so dass das Doppelachsaggregat (4) als Starrachse wirkt.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (15) wenigstens ein Kraftdetektionselement (29) aufweist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kopplungseinrichtung vorhanden ist, mit der die Verstellvorrichtungen der Doppelachsaggregate zueinander gegenläufig gekoppelt sind.
Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung eine Verbindungsleitung zwischen zwei Hydraulikzylindern der Verstellvorrichtung umfasst.
Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung in der Weise ausgebildet ist, dass insgesamt die Zylinderräume und die Ringräume der beiden Hydraulikzylinder in Fluidverbindung sind.
Maschine nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sperrventil in die Verbindungsleitung gesetzt ist, das zwischen einer Offen-Position und einer Sperr-Position verstellbar ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelarm (28) und das Hebelelement (27) jeweils einen Schenkel eines Kniehebelelementes (18) bilden.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (21) am Kniebereich (26) des Kniehebelelementes (18) angeschlagen ist und insbesondere das Kniehebelelement (18) durchdringt.