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Die Erfindung betrifft eine Baumaschinenlenkeinrichtung und eine Baumaschine mit einer solchen Baumaschinenlenkeinrichtung.
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Unter Baumaschinen werden vorliegend selbstfahrende Maschinen im Baubereich, insbesondere Straßenbaumaschinen, wie ganz besonders Bodenfräsmaschinen und Straßenfertiger, verstanden. Solche selbstfahrenden Baumaschinen sind üblicherweise lenkbar ausgebildet, insbesondere wenn sie in irgendeiner Form zur Bodenuntergrundbearbeitung, wie beispielsweise dem Auffräsen und/oder Durchmischen von Untergrundmaterial mit einer Bodenfräsmaschine oder dem Aufbringen einer Deckschicht durch einen Straßenfertiger, vorgesehen sind. Derartige Baumaschinen bewegen sich somit während des Bearbeitungsprozesses über den Bodenuntergrund hinweg und bearbeiten diesen dabei. Im Rahmen dieses Arbeitsprozesses ist eine exakte Maschinenführung, beispielsweise vorbei an Hindernissen und/oder zum Erreichen zueinander bündiger Arbeitsergebnisse, erforderlich. Hierzu ist es beispielsweise bei Straßenfräsen bekannt, einzeln gelenkte Fahreinrichtungen vorzusehen, die sich dadurch auszeichnen, dass sie individuell lenkbar ausgebildet sind. Unter Fahreinrichtungen werden dabei diejenigen Elemente verstanden, die die Fahrbewegung der Baumaschine auf dem Bodenuntergrund übertragen. Konkret handelt es sich dabei um Räder oder Kettenlaufwerke. Derartige Lenkeinrichtungen sind häufig vergleichsweise aufwendig aufgebaut und damit teuer und ausfallanfällig.
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Es ist ferner bekannt, eine Baumaschinenlenkeinrichtung als sogenannte Achsschenkellenkung auszubilden. Wesentliche Elemente dieser Achsschenkellenkeinrichtungen sind eine Spurstange und zwei Lenkhebel, die zueinander in Form eines Lenktrapezes angeordnet sind. Dies bedeutet konkret, dass die Gelenkachsen zwischen der Spurstange und den beiden Lenkhebeln sowie die Drehachse der Fahreinrichtungen an dem anderen Ende der Lenkhebel in einer Ebene senkrecht zu den Gelenkachsen, üblicherweise in der Horizontalebene, mit den Eckpunkten in Form eines Trapezes angeordnet sind. Das Lenktrapez dient bei solchen Achsschenkellenkeinrichtungen zum Radiusausgleich der Fahrspuren der beiden lenkbaren Fahreinrichtungen gemäß den bekannten Ackermann-Bedingungen. Für solche Achsschenkellenkeinrichtungen ist es häufig bei Baumaschinen vorgesehen, wenigstens einen außerhalb des Lenktrapezes angeordneten Lenkaktuator vorzusehen, über den die Lenkbewegung initiiert wird. Außenliegend bezieht sich dabei auf eine Anordnung des Lenkaktuators außerhalb des Lenktrapezes in der Horizontalebene beziehungsweise in einer Ebene Senkrecht zu den Lenkachsen. Diese Art der Lenkeinrichtung ist in den im Stand der Technik bekannten Ausführungsformen äußerst raumgreifend und somit nachteilig.
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Die bekannten Lenkeinrichtungen haben zudem häufig den Vorteil, dass sie, je nach Lenkeinschlag, den Blick auf die Fahreinrichtungen von einem Fahrstand der Baumaschine aus behindern. Dies ist insbesondere dann von Nachteil, wenn eine präzise Maschinenführung, beispielsweise entlang einer Frässpur, einem Hindernis oder beispielsweise von Arbeitsmarkierungen, gewünscht ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Baumaschinenlenkeinrichtung für zwei lenkbar an einem Maschinenrahmen gelagerte Fahreinrichtungen, umfassend wenigstens eine Spurstange und zwei Lenkhebel, die zu einer Seite drehfest mit den Fahreinrichtungen und zur anderen Seite mit der Spurstange drehbar in der Art eines Lenktrapezes verbunden sind, anzugeben, die besonders platzsparend ist. Gleichzeitig soll sie in der Weise ausgebildet sein, dass der Blick eines Fahrers auf eine der beiden lenkbaren Fahreinrichtungen möglichst wenig durch die Baumaschinenlenkeinrichtung verdeckt wird.
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Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Baumaschinenlenkeinrichtung sowie einer Baumaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung betrifft somit die Weiterentwicklung einer bekannten Achsschenkellenkung, deren wesentliche Grundelemente eine Spurstange und zwei an der Spurstange zueinander beabstandet drehbar angelenkte Lenkhebel sind. Typisch für solche Achsschenkellenkungen ist die Anordnung der Drehgelenke zwischen den Lenkhebeln und der Spurstange sowie der Drehachse der mit den Lenkhebeln verbundenen Fahreinrichtungen in Form eines Trapezes, üblicherweise in der Horizontalebene beziehungsweise bei einer Projektion in eine gemeinsame Horizontalebene beziehungsweise in der Ebene senkrecht zu den Drehachsen zwischen den einzelnen Gliedern „Spurstange” und „Lenkhebel”. Vorliegend wird unter Lenktrapez der von der Spurstange und den Lenkhebel umspannte Bereich verstanden. Ist zwischen den beiden Lenkhebeln an ihrem der Spurstange gegenüberliegenden Ende keine direkte Verbindung vorgesehen, wird das Lenktrapez in diesem Bereich durch eine virtuelle Linie entlang einer direkten Verbindungsgeraden zwischen den Lenkachsen der Lenkhebel in der Betrachtungsebene, üblicherweise der Horizontalebene, verstanden. Die Ebene senkrecht zu den Gelenkachsen des Lenktrapezes wird nachstehend auch als Lenkebene bezeichnet, die somit auch die Bewegungsebene der Lenkhebel und der Spurstange bei einem Lenkvorgang bezeichnet. Achsschenkellenkungen eignen sich bekanntermaßen dazu, ein paar vorderer Fahreinrichtungen oder ein paar hinterer Fahreinrichtungen in zueinander koordinierter Weise zu steuern. Die Lenkhebel sind dabei jeweils an ihrem einen Ende drehbar mit der Spurstange verbunden. An ihrem anderen Ende weisen sie eine drehfeste, direkte oder zumindest indirekte Verbindung mit jeweils einer der beiden Fahreinrichtungen eines Paares vorderer oder hinterer Fahreinrichtungen auf, so dass eine Bewegung der Spurstange im Endergebnis in eine koordinierte Lenkbewegung der beiden Fahreinrichtungen umgesetzt wird. Ausgehend von einer solchen bekannten Achsschenkellenkung sieht die Erfindung zur Lösung der Aufgabe nun vor, dass die Baumaschinenlenkeinrichtung wenigstens einen Lenkaktuator umfasst, der innerhalb eines durch die Lenkhebel und die Spurstange aufgespannten Lenktrapez angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Lenkaktuator an einem der Lenkhebel und der Spurstange angelenkt ist. Vorzugsweise sind sämtliche der Lenkaktuatoren in dieser Lenkebene angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Baumaschinenlenkeinrichtung zwei Lenkaktuatoren, die in einem durch die Lenkhebel und die Spurstange aufgespannten Lenktrapez angeordnet sind, wobei der eine Lenkaktuator am ersten Lenkhebel und der Spurstange und der andere Lenkaktuator am zweiten Lenkhebel und der Spurstange angelenkt ist. Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung liegt somit darin, dass der über die Lenkaktuatoren eingebrachte Lenkimpuls innerhalb des Lenktrapezes durch wenigstens eine Aktuatorverstellung zwischen einem Lenkhebel und der Spurstange erfolgt und somit nicht von außerhalb auf das Lenktrapez aufgebracht wird. Auf diese Weise ist eine besonders platzsparende und damit bauraumbedingt optimierte Ausbildung der Baumaschinenlenkeinrichtung möglich. Ein weiteres wesentliches bevorzugtes Element der Erfindung liegt darin, dass genau zwei Lenkaktuatoren in Kombination zur Betätigung der Baumaschinenlenkeinrichtung verwendet werden. Zur Lenkung ist dabei eine gleichzeitige Betätigung beider Lenkaktuatoren vorgesehen. Auf diese Weise müssen pro Lenkaktuator wesentlich geringere Stellkräfte aufgebracht werden als im Vergleich zu Baumaschinenlenkeinrichtungen mit nur einem Lenkaktuator. Auch dies stellt darüber hinaus eine Bauraumoptimierung dar, da es leichter ist, mehrere verhältnismäßig kleine Lenkaktuatoren verteilt unterzubringen als einen einzigen und im Verhältnis dazu leistungsstärkeren großen Lenkaktuator.
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Die Spurstange ist vorzugsweise wenigstens teilweise gebogen ausgebildet, insbesondere in der Lenkebene mit eine Ausbauchung oder Auswölbung in Richtung weg von den Lenkhebeln. Damit wird die Fläche des Lenktrapezes beziehungsweise die von den Elementen „Spurstange”, „Lenkhebeln” und „virtueller Verbindungslinie zwischen den Lenkachsen der Lenkhebel” vergrößert. Damit kann der Bauraum zur Unterbringung des wenigstens einen und insbesondere der beiden Lenkaktuatoren, die innerhalb dieser Fläche angeordnet werden sollen, vergrößert werden, ohne dabei den gesamten Platzbedarf der Lenkeinrichtung übermäßig zu vergrößern.
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Ideal ist es, wenn die Lenkhebel, die Spurstange und der wenigstens eine, insbesondere die beiden Lenkaktuatoren, in einer gemeinsamen, insbesondere horizontalen, Lenkebene angeordnet sind. Der Begriff Ebene ist dabei so zu verstehen, dass zumindest eine Ebene vorhanden ist, in der sämtliche der vorstehend genannten Elemente zumindest teilweise angeordnet sind. Insgesamt erhält die Baumaschinenlenkeinrichtung damit eine besonders flache Ausbildung und hat auf diese Weise einen besonders geringen Raumbedarf. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn jeweils durch die Lenkhebel und die Spurstange eine zueinander parallele obere und eine untere bzw. eine vordere und eine hintere Lenkebene aufgespannt werden, deren Beabstandung durch die Dicke der Lenkhebel und der Spurstange festgelegt ist („Abstandsbereich”). Optimal ist es, wenn der wenigstens eine Lenkaktuator und insbesondere die beiden Lenkaktuatoren der Baumaschinenlenkeinrichtung nun in der Weise ausgebildet sind, dass sie in diesem Abstandsbereich zwischen den beiden Lenkebenen eingepasst sind beziehungsweise vollständig in diesem Abstandsbereich liegen oder zumindest nur unwesentlich zu einer oder beiden Seiten über diese Lenkebenen vorstehen. Die Lenkaktuatoren sind mit anderen Worten vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie schmaler oder maximal genauso dick sind wie der Abstandsbereich, wobei sich die Bezeichnung „Dicke” auf die Erstreckung senkrecht zur Lenkebene bezieht, wie die Spurstange und/oder die Lenkhebel, um eine sehr kompakte Gesamtanordnung zu erhalten.
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Grundsätzlich kann zur konkreten Ausbildung der Lenkaktuatoren auf das gesamte im Stand der Technik bekannte Spektrum zurückgegriffen werden. So sind beispielsweise Zahnstangenlenkaktuatoren oder vergleichbare Einrichtungen möglich. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die beiden Lenkaktuatoren Linearstellglieder sind, die sich dadurch auszeichnen, dass sie bei einer Verstellung des Stellgliedes den Abstand ihrer beiden Anlenkpunkte an den jeweiligen Lenkhebel und der Spurstange in einer linearen Richtung variieren. Besonders geeignet sind hierbei Hydraulikzylinder und ganz besonders doppeltwirkende Hydraulikzylinder.
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Um eine möglichst harmonische Lenkbewegung der beiden über die Baumaschinenlenkeinrichtung gelenkten Fahreinrichtungen zu ermöglichen, sind die beiden Lenkaktuatoren vorzugsweise miteinander in der Weise gekoppelt, dass bei einem Vergrößern des Winkels zwischen der Spurstange und einem Lenkhebel durch den einen Lenkaktuator gleichzeitig der Winkel zwischen der Spurstange und dem Lenkhebel durch den anderen Lenkaktuator verkleinert wird und umgekehrt. Eine Kopplung ist vorliegend somit in der Weise zu verstehen, dass eine Verstellbewegung des einen Lenkaktuators eine in Bezug auf die Winkelstellung zwischen Spurstange und Lenkhebel entgegengesetzte Verstellbewegung des anderen Lenkaktuators auslöst. Dies gelingt beispielsweise dadurch, dass eine Hydraulikleitung zur Kopplung der beiden Lenkaktuatoren vorhanden ist, die einen Zylinderinnenraum des einen Lenkaktuators mit einem Zylinderinnenraum des anderen Lenkaktuators verbindet. Dabei werden insbesondere solche Zylinderinnenräume miteinander verbunden, die beide eine Ringfläche (Ringraum) oder beide eine Kolbenfläche eines Hydraulikzylinders (Zylinderraum) aufweisen. Entsprechend ist eine zueinander gegensinnige Anordnung der beiden Hydraulikzylinder besonders bevorzugt. Das bedeutet, dass die Hydraulikzylinder entweder mit ihrer Zylinderseite oder ihrer Kolbenseite einander zugewandt im Lenktrapez angeordnet sind. Alternativ kann auch beispielsweise ein Hydrauliksystem vorgesehen sein, bei dem der eine Ringraum eines Lenkaktuators mit dem Zylinderraum eines anderen Lenkaktuators über eine entsprechende Koppelleitung miteinander verbunden ist. Diese Koppelleitung ist über ein Ventil schaltbar mit einer Hydraulikpumpe und einem Fluidauslass verbunden. Gleichzeitig ist eine zweite Koppelleitung an das Ventil angeschlossen, die den jeweils anderen Ringraum mit dem jeweils anderen Zylinderraum verbindet. Durch eine Druckbeaufschlagung mit Hilfe der Pumpe können dann entsprechend in Abhängigkeit von der Ventilstellung die Lenkaktuatoren verstellt werden.
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Optimal ist es, wenn die Gesamtheit aus Spurstange, Lenkhebeln und Lenkaktuatoren spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet ist. Die Spiegelachse verläuft dabei insbesondere vertikal und in Fahrrichtung einer durch die Baumaschinenlenkeinrichtung gelenkten Baumaschine. Eine spiegelsymmetrische Ausbildung dieser Gesamtheit hat insofern den Vorteil, dass die Verwendung baugleicher Komponenten, beispielsweise zweier baugleicher Lenkaktuatoren, möglich wird und auf diese Weise die erforderliche Gesamtzahl unterschiedlicher Einzelelemente reduziert werden kann.
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Die Spurstange ist im Wesentlichen in der Weise ausgebildet, dass sie im installierten Zustand der Baumaschinenlenkeinrichtung in eine Baumaschine in Bezug auf ihre Längserstreckung quer zur Längs- bzw. Vorwärtserstreckung der Baumaschine verläuft. Die Spurstange erstreckt sich somit in Richtung von einer Seite der Baumaschine zur anderen Seite der Baumaschine. Die Spurstange ist dabei in der Regel im Bezug auf ihre Längserstreckung erheblich länger als die Lenkhebel ausgebildet. Im einfachsten Fall erstreckt sich die Spurstange gradlinig. Ideal ist es jedoch, wenn die Spurstange in der Lenkebene gebogen ausgebildet ist, beispielsweise C-förmig. Der durch die Biegung erhaltene Bauch der Spurstange, d. h. der Mittenbereich der Spurstange, erstreckt sich vorzugsweise von den Lenkhebeln weg bzw. die Lenkhebel sind an der gebogenen Spurstange in der Weise angeordnet, dass sie vorzugsweise in Umbiegungsrichtung ausgerichtet sind. Auf diese Weise erfolgt einerseits ein Bauraumgewinn.
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Jeder der beiden Lenkhebel ist vorzugsweise ferner in der Weise an der Spurstange angelenkt, dass bei Geradeausfahrt der jeweiligen mit der Baumaschinenlenkeinrichtung ausgestatteten Baumaschine in der Lenkebene ein stumpfer Winkel zwischen dem jeweiligen Lenkhebel und der Spurstange vorliegt. Ein stumpfer Winkel ist ein Winkel größer 0° und kleiner 90°. Die hier zugrunde zu legende Winkelbestimmung erfolgt in der Lenkebene anhand einer virtuellen Verbindungslinie zwischen den beiden Gelenkachsen an der Spurstange zu den Lenkhebeln sowie entlang einer virtuellen Linie am Lenkhebel zwischen der Gelenkachse zur Spurstange und der Drehachse des jeweiligen Lenkhebels mit der entsprechenden Fahreinrichtung.
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Die konkrete Ausbildung der Gelenkverbindungen zwischen der Spurstange und/oder den Lenkhebeln mit den Lenkaktuatoren kann variieren. Im praktischen Einsatz hat es sich allerdings als vorteilhaft erwiesen, wenn die Spurstange und/oder die Lenkhebel über Gabelgelenke mit den Lenkaktuatoren verbunden sind, wobei die Höhe der Gabelgelenke idealerweise im Wesentlichen der Höhe der Spurstange, der Lenkhebel und/oder der Lenkaktuatoren entspricht. Ein Gabelgelenk zeichnet sich einerseits durch eine Gelenkgabel umfassend zwei Gabelzinken aus, durch die hindurch ein Gelenkbolzen führbar ist. Gegenstück zur Gelenkgabel ist eine Gelenkzunge, die in die Gelenkgabel einschiebbar ist und durch den Gelenkbolzen in der Gelenkgabel gesichert wird. Die Höhe des Gabelgelenks ergibt sich definitionsgemäß durch den Abstand der beiden Außenseiten des Gabelgelenks bzw. der Gelenkgabel entlang der Schwenkachse des Gabelgelenks. Die Bestimmung der in diesem Zusammenhang relevanten Höhe der Spurstange, der Lenkhebel und/oder der Lenkaktuatoren erfolgt parallel zu dieser Gelenkachse und bezeichnet ebenfalls den Abstand der in dieser Achsrichtung einander gegenüberliegenden Außenseiten des jeweiligen Elementes. Ideal ist es dabei, wenn die Lenkaktuatoren bezüglich ihrer Höhe innerhalb des Abstandes der beiden einander gegenüberliegenden Außenseiten der Spurstange und/oder der Lenkhebel und/oder der Gabelgelenke liegt, so dass insgesamt eine besonders flache Ausbildung der Baumaschinenlenkeinrichtung erhalten wird.
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Vorzugsweise ist der wenigstens eine und besonders bevorzugt sind die beiden Lenkaktuatoren ebenfalls über Gabelgelenke an die Spurstange und den jeweiligen Lenkhebel angelenkt und weisen dazu zu ihren beiden Seiten jeweils insbesondere eine Lagergabel auf. An der Spurstange und an den Lenkhebeln sind für diese vorteilhafte Ausführungsform entsprechend Lagerzungen zur Aufnahme der jeweiligen Lagergabeln vorhanden. Diese konkrete Ausführungsform hat sich in herstellungstechnischer Hinsicht als bevorzugt erwiesen, da auf diese Weise die Fertigung der vergleichsweise präzise zu bearbeitenden Lagergabeln vereinfacht ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in einer Baumaschine mit einer Baumaschinenlenkeinrichtung gemäß den vorstehenden Ausführungen. Ideal für den Einsatz der erfindungsgemäßen Baumaschinenlenkeinrichtung sind insbesondere Bodenfräsmaschinen und hier speziell sogenannte Straßenkaltfräsen, wie sie beispielsweise aus der
DE 10 2013 006 464 A1 bekannt sind. Im Bezug auf den grundsätzlichen Aufbau und die Funktionsweise solcher Bodenfräsmaschinen wird diese Vorveröffentlichung hiermit in Bezug genommen. Die Baumaschinenlenkeinrichtung ist erfindungsgemäß nun idealerweise unterhalb eines Maschinenchassis der Baumaschine, insbesondere in einer horizontalen Ebene, angeordnet. Die Baumaschinenlenkeinrichtung ist dabei möglichst nah zur Unterseite beziehungsweise zum Boden des Maschinenchassis hin angeordnet, um eine möglichst große Bodenfreiheit der Baumaschine zu ermöglichen. Typischerweise ist der Abstand der Baumaschinenlenkeinrichtung in Vertikalrichtung zum Boden hin somit wesentlich größer als zur Unterseite des Maschinenchassis hin, insbesondere in einem Verhältnis größer 10:1 und insbesondere größer 15:1.
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Die Lagerung der Baumaschinenlenkeinrichtung an der Baumaschine erfolgt vorzugsweise über die Lenkhebel, insbesondere ausschließlich über die Lenkhebel. Diese sind beispielsweise, insbesondere im Fall von einer Bodenfräsmaschine, jeweils drehfest an einer Hubsäuleneinrichtung angelenkt, auf der die Baumaschine zum Boden hin gelagert ist. Derartige Hubsäuleneinrichtungen sind ebenfalls im Stand der Technik bereits bekannt und beispielsweise in der
DE 10 2010 050 441 A1 beschrieben, auf die hiermit ebenfalls Bezug genommen wird. Die Baumaschinenlenkeinrichtung wird somit über die Lenkhebel und deren Anbindung an die Hubsäuleneinrichtungen von der Baumaschine getragen. Dabei ist die Baumaschinenlenkeinrichtung mit ihren Lenkhebeln vorzugsweise unmittelbar unterhalb von Hubsäulenlagerkonsolen angeordnet, über die die Hubsäulen mit dem Maschinenrahmen der Baumaschine verbunden sind. Mit einer Lagerkonsole ist ein mit der jeweiligen Hubsäule verbundenes Anbindungselement zum Maschinenrahmen der Baumaschine bezeichnet. Der Maschinenrahmen der Baumaschine sitzt somit mit anderen Worten auf den Hubsäulenlagerkonsolen auf. Auch diese Anordnung ist besonders platzsparend und ermöglicht ein hohes Maß an Bodenfreiheit.
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Die Lenkhebel weisen vorzugsweise jeweils eine Drehhülse auf, die drehfest mit jeweils einer Hubsäule verbunden ist. Die Drehhülse ist dabei ein Umgriffelement um die Hubsäule beziehungsweise ein Element der Hubsäule herum, über das letztendlich eine von den Lenkhebeln aufgebrachte Lenkkraft auf die Hubsäule zur Lenkbewegung der am unteren Teil der Hubsäule angeordneten Fahreinrichtungen umgesetzt wird.
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Insbesondere für die Verwendung in einer Bodenfräsmaschine ist die Spurstange in der Weise an der Baumaschine angeordnet, dass sie einen Aufnahmeschacht eines Förderbandes quer zur Arbeitsrichtung der Baumaschine überspannt. Ein solcher Aufnahmeschacht ist beispielsweise in der
DE 20 2004 002 444 U1 beschrieben, auf die hiermit ebenfalls Bezug genommen wird. Diese Anordnung der Spurstange der Lenkeinrichtung ermöglicht einerseits eine die Breite der Baumaschine überspannende Ausbildung der Spurstange und andererseits kann auf zwei individuelle Einzellenkungen in diesem Bereich verzichtet werden.
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Um die Baumaschinenlenkeinrichtung vor vom Förderband herab fallenden Material zu schützen, ist idealerweise bei dieser Ausführungsform ein Fräsgutschutzblech zwischen dem Förderband und der Baumaschinenlenkeinrichtung vorhanden, das wenigstens den wenigstens einen Lenkaktuator und insbesondere nahezu die gesamte Baumaschinenlenkeinrichtung zum Förderband hin überdeckt. Auf diese Weise werden Beschädigungen der Baumaschinenlenkeinrichtung, insbesondere der Spurstange und der Lenkaktuatoren, durch herab fallende Fräsgutbrocken verhindert.
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In Bezug auf die Breite der Baumaschine ist die Breite der Baumaschinenlenkeinrichtung vorzugsweise kleiner oder maximal genauso groß wie der Spurabstand zwischen den Außenseiten der beiden gelenkten Fahreinrichtungen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass vom Fahrstand der Baumaschine aus der Blick für den Bediener der Baumaschine auf die Fahreinrichtungen entlang der Seitenwand der Baumaschine nicht durch Elemente der Baumaschinenlenkeinrichtung blockiert wird. Dadurch ist ein besonders präzises Lenken der Baumaschine möglich.
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Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch
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1 eine Seitenansicht auf eine Baumaschine, konkret eine Bodenfräsmaschine vom Typ Straßenkaltfräse;
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2 eine Draufsicht auf das Fahrwerk der Bodenfräsmaschine aus 1;
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3 eine Draufsicht auf die Baumaschinenlenkeinrichtung aus den 1 und 2;
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4a eine perspektivische Schrägansicht auf die Baumaschinenlenkeinrichtung aus 3 mit angebauten Hubsäulen und Fahreinrichtungen mit Stellung in Geradeausfahrt;
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4b eine perspektivische Schrägansicht auf die Baumaschinenlenkeinrichtung aus 3 mit angebauten Hubsäulen und Fahreinrichtungen mit Lenkeinschlag;
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5 eine Draufsicht auf die Baumaschinenlenkeinrichtung mit Hydraulikverschaltung;
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6 eine perspektivische Schrägansicht von unten auf die Bodenfräsmaschine aus 1 aus dem Bereich der Baumaschinenlenkeinrichtung;
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7a eine perspektivische Schrägansicht auf die Baumaschinenlenkeinrichtung aus 3 in Geradeausfahrtstellung gemäß 4a; und
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7b eine perspektivische Schrägansicht auf die Baumaschinenlenkeinrichtung aus 3 mit Lenkeinschlag gemäß 4b.
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Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen angegeben, wobei nicht jedes sich wiederholende Bauteil zwangsläufig in jeder Figur gekennzeichnet ist.
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In 1 ist eine Baumaschine 1 in Seitenansicht dargestellt. Bei der Baumaschine 1 handelt es sich konkret um eine Bodenfräsmaschine vom Typ Straßenkaltfräse. Wesentliche Elemente der Baumaschine 1 sind ein Maschinenrahmen 2, ein Fahrstand 3, ein Antriebsmotor 4, eine Fräseinrichtung 5, ein Förderband 6 und Fahreinrichtungen in Form von Kettenlaufwerken 7a und 7b (paar vordere Fahreinrichtungen) und 8a und 8b (paar hintere Fahreinrichtungen), die jeweils über eine Hubsäule 9 mit dem Maschinenrahmen 2 verbunden sind. In 2 ist eine schematisierte Draufsicht auf das Fahrwerk der Baumaschine 1 aus 2 gezeigt. Deutlich ist die paarweise Anordnung der Fahreinrichtungen 7a und 7b bzw. 8a und 8b erkennbar. Die Lage der Fräswalze 5' der Fräseinrichtung 5 ist ebenfalls schematisch angegeben. 2 verdeutlicht ferner die Positionierung einer Baumaschinenlenkeinrichtung (nachstehend auch als Lenkeinrichtung bezeichnet) 10, deren Aufbau und Funktionsweise in den nachfolgenden Figuren noch weiter beschrieben werden wird. Wichtig an der Anordnung der Lenkeinrichtung 10 ist, wie bereits in den 1 und 2 erkennbar, ihre Positionierung knapp unterhalb der Unterkante U des Maschinenrahmens 2. Von den beiden Außenseiten des Maschinenrahmens 2 kommend ist die Lenkeinrichtung 10 ferner zur Mitte hin in Arbeitsrichtung a gewölbt bzw. ausgebaucht ausgebildet. Die Lenkeinrichtung ist schließlich auch flach ausgebildet und mit ihren Wesentlichen Elementen wenigstens teilweise in einer horizontalen Ebene E angeordnet.
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Der Aufbau und die Funktionsweise der Lenkeinrichtung 10 wird nachstehend in einer Zusammenschau der 2 bis 7 beschrieben, wobei lediglich zu Erläuterungszwecken nachstehend zum Teil auf einzelne Schriften Bezug genommen wird.
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3 veranschaulicht zunächst die wesentlichen Elemente der Lenkeinrichtung 10. Diese umfasst neben einer Spurstange 11 zwei Lenkhebel 12a und 12b sowie zwei Lenkaktuatoren 13a und 13b. Der Lenkhebel 12a ist mit dem Gelenk 14a um die Gelenkachse A drehbar mit der Spurstange 11 verbunden. In analoger Weise ist der Lenkhebel 12b über das Gelenk 14b um die Gelenkachse B gelenkig mit der Spurstange 11 verbunden. Am Lenkhebel 12a ist ferner ein Drehgelenk 15a vorhanden, über dass der Lenkaktuator 13a um die Lenkachse C drehbar an diesem angelenkt ist. Analog dazu ist der Lenkaktuator 13b über das Gelenk 15b mit der Drehachse D mit dem Lenkhebel 12b verbunden. Am anderen Ende ist der Lenkaktuator 13a über das Drehgelenk 16a mit der Drehachse F mit der Spurstange 11 verbunden. Analog dazu ist ferner ein Drehgelenk 16b vorhanden, dass den Lenkaktuator 13b um die Lenkachse G drehbar mit der Spurstange 11 verbindet. Im installierten Zustand weisen die Lenkhebel 12a und 12b jeweils eine Drehachse H bzw. J auf, die die Lenkachse der jeweiligen Fahreinrichtung 7a, 7b bezeichnet. Dazu umfasst jeder der Lenkhebel 12a und 12b an seinem der Spurstangenanlenkung über die Gelenke 16a und 16b gegenüberliegenden Ende jeweils eine Dreh- beziehungsweise Verbindungshülse 17a/17b zum drehfesten Umgriff um einen Teil jeweils einer Hubsäule 9 auf. Sämtliche der Drehachsen A bis B und F bis H und J verlaufen senkrecht zur Lenkebene E und entsprechend parallel zueinander.
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Bei den Lenkaktuatoren 13a und 13b handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um doppeltwirkende Hydraulikzylinder, die entlang Pfeilrichtungen b bzw. c linear verstellbar sind. Die Lenkaktuatoren 13a und 13b sind somit Linearstellglieder.
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Die Verbindungshülsen 17a und 17b sind einstückig mit den Lenkhebeln 12a und 12b ausgebildet. Sie weisen Führungsaussparungen 18 auf, über die eine drehfeste Anbindung an die Hubsäule 9 erfolgt. Weitere Einzelheiten zur konkreten Anbindung der Lenkeinrichtung 10 an die Hubsäule 9 ergeben sich insbesondere auch aus 4a, die die Einheit aus den Hubsäulen 9, den Fahreinrichtungen 7a und 7b und der Lenkeinrichtung 10 aus der Anordnung aus 1 wiedergibt.
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Der Aufbau der Hubsäulen 9 an sich ist im Stand der Technik bekannt. Diese umfassen insbesondere auch Konsolen 19, die zur Horizontalebene E flach ausgebildet sind und zur Anbindung an den Maschinenrahmen 2 der Baumaschine 1 dienen. Im Inneren der Hubsäulen 9 ist jeweils ein Hydraulikstellzylinder vorhanden, der in Vertikalrichtung entlang der Achsen J bzw. H höhenverstellbar in Pfeilrichtung d ausgebildet ist. Die Lenkeinrichtung 10 ist mit ihrer Lenkebene E knapp unterhalb der Unterseite dieser Konsolen 19 mit den Hubsäulen 9 über die Verbindungshülsen 18 verbunden und wird somit über diese Verbindungshülsen 18 an der Baumaschine 1 gelagert. Der Abstand A1 in Vertikalrichtung der Unterseite der Lenkeinrichtung zum Bodenuntergrund ist erheblich größer als der Abstand A2 der Oberseite der Lenkeinrichtung 10 zur Unterseite der Konsolen 19. Diese sind nahezu bündig aufeinander liegend angeordnet, so dass der Abstand A1 ein Vielfaches des Abstandes A2 darstellt und damit die Lenkeinrichtung 10 in Vertikalrichtung knapp unterhalb der Unterseite des Maschinenrahmens 2 der Baumaschine 1 angeordnet ist, so dass ein hohes Maß an Bodenfreiheit (entsprechend Abstand A1) erhalten wird.
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In ihrer Gesamtheit ist die Lenkeinrichtung 10 in Bezug auf ihren Außenumfang in der Lenkebene E somit in der Art eines Lenktrapezes L ausgebildet, wie sich insbesondere aus der Detailansicht gemäß 5 weiter ergibt. Die Eckpunkte des Lenktrapezes bilden einerseits die Drehachsen A und B zwischen der Spurstange 11 und den Lenkhebeln 12a und 12b sowie die Drehachsen J und H der Fahreinrichtungen bzw. der Verbindungshülsen 17a und 17b bzw. der Lenkhebel 12a und 12b. Eine Verbindung dieser Drehachsen in der Lenkebene E mit den virtuellen Linien V1 (zwischen A und B), V2 (zwischen H und J), V3 (zwischen A und H) und V4 (zwischen B und J) ergibt eine Trapezfläche. In der Lenkebene E bilden diese virtuellen Verbindungslinien somit ein Lenktrapez. Die Spurstange 11 ist allerdings entlang der Linie L gebogen ausgeführt beziehungsweise ist C-förmig gebogen ausgebildet. Die Linie M stellt die Mittelpunktlinie der Spurstange 11 in der Ebene E dar. Insgesamt verläuft das Lenktrapez somit entlang der Linie M der Spurstange 11 und ist in Fahrrichtung a zur Mitte mit dem Abstand B nach vorn versetzt. 5 verdeutlicht, dass die Lenkaktuatoren 13a und 13b nun innerhalb der durch die Mittelpunktslinie M und die Verbindungslinien V2, V3 und V4 umrahmten und der Art eines Lenktrapezes ausgebildeten Fläche angeordnet sind und nicht über diesen Bereich, insbesondere nicht innerhalb der Ebene E, nach außen hin vorstehen. Wesentlich ist somit die Anordnung der Lenkaktuatoren innerhalb des durch die Spurstange 11, die Lenkhebel 12a und 12b sowie die Verbindungslinie zwischen den Drehpunkten J und H der Lenkaktuatoren eingerahmten Bereiches einerseits, wodurch eine besonders platzsparende Gesamtausbildung der Lenkeinrichtung 10 erhalten wird. Andererseits ist die Anordnung der Lenkaktuatoren zwischen der Spurstange 11 und jeweils einem der Lenkhebel 12a oder 2b besonders wichtig, da auf diese Weise eine insbesondere für den vorliegenden Anwendungsfall optimale Anordnung der Lenkaktuatoren möglich ist.
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5 verdeutlicht ferner die Steuerung der beiden Lenkaktuatoren 13a und 13b. Um einen harmonischen Lenkvorgang zu erreichen, ist es wesentlich, dass die Verstellbewegung des Lenkaktuators 13a koordiniert zur gleichzeitigen Verstellbewegung des Lenkaktuators 13b erfolgt. Hierzu ist eine Kopplungseinrichtung 20 vorhanden, bei der es sich im konkreten Ausführungsbeispiel um die zwei Hydraulikverbindungsleitungen 21a und 21b zwischen den beiden Lenkaktuatoren 13a und 13b handelt. Die Hydraulikleitungen 21a und 21b sind Teil einer Hydraulikfluidversorgung 22 mit einer Pumpe 23, die über eine Steuereinrichtung 24 zur Durchführung von Lenkbewegungen angesteuert wird. Die Lenkaktuatoren 13a und 13b weisen jeweils einen Zylinderraum 25 und einen Ringraum 26 auf, wobei der Ringraum 26 dadurch gekennzeichnet ist, dass in ihm ein Teil der Kolbenstange 27 verläuft. Die beiden Lenkaktuatoren 13a und 13b sind nun in der Weise ausgebildet, dass der Ringraum 26 des einen Lenkaktuators 13a mit dem Zylinderraum 25 des anderen Lenkaktuators 13b und umgekehrt miteinander über jeweils eine Verbindungsleitung 21a beziehungsweise 21b miteinander verbunden sind. Die beiden Hydraulikleitungen 21a und 21b sind ferner beide an ein 4/2-Wegeventil 34 angeschlossen, welches zur anderen Seite mit der Pumpe 23 und einem Fluidauslass verbunden ist. Wird nun Hydraulikfluid von der Pumpe 23 gefördert, wird beispielsweise bei der in 5 angegebenen Ventilstellung der Kolben 25 des Lenkaktuators 13b aus seinem Zylinder 26 entlang Pfeilrichtung c herausgeschoben und der Kolben 25 des Lenkaktuators 13a in das Innere des Zylinders 26 in Pfeilrichtung b gedrückt. Durch diese einander gegenläufige Verstellbewegung der Lenkaktuatoren 13a und 13b wird eine Schwenkverstellung der Lenkhebel 12a und 12b um ihre jeweiligen Drehachsen H und J in Pfeilrichtung w bewirkt, was im konkreten Ausführungsbeispiel einem Lenkeinschlag nach links entspricht. Dies entspricht beispielsweise einer Lenkbewegung ausgehend von der Stellung der Lenkeinrichtung in 7a zur Stellung in 7b. Fördert die Pumpe 23 dagegen Hydraulikfluid in der anderen Ventilstellung des Ventils 34, drehen sich die vorstehenden Vorgänge entsprechend um und es wird eine Drehbewegung nach rechts erhalten.
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Ein Vergleich des 7a und 7b veranschaulicht einen wesentlichen Vorteil der Erfindung, wonach das Blickfeld an den Seiten der Lenkeinrichtung 20 auch bei bestehendem Lenkeinschlag kaum beeinflusst wird, da vorliegend keine nach außen und insbesondere zu den Seiten überstehende Lenkaktuatoren verwendet werden.
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Die 5 und 6 verdeutlichen ferner die Ausbildung der Gelenke 14, 15 und 16 als Gabelgelenke. Die Lenkaktuatoren 13a und 13b weisen im konkreten Ausführungsbeispiel zu ihren beiden Anlenkpunkten jeweils eine Gelenkgabel 28 auf, in die entsprechende Aufnahmezungen 29 in der Spurstange 11 und den Lenkhebeln 12a und 12b eingreifen. Diese Anordnung ist in 6 nur beispielhaft anhand des Gelenks 14a angegeben und liegt jeweils auch an den Gelenken 14b, 15a, 15n, 16a und 16b vor. Die Spurstange 11 umfasst entsprechend in ihren Endbereichen weitere Aufnahmezungen 29 zur Aufnahme von entsprechenden Gelenkgabeln an den Lenkhebeln 12a und 12b für die Gelenke 14a und 14b. Zur Anlenkung der beiden Lenkaktuatoren 13a und 13b an der Spurstange 11 weist die Spurstange 11 einen zum Innenbereich des Lenktrapezes gerichteten mittigen Zungenvorsprung 30 mit einem entlang einer Symmetrieachse Sa in der Lenkebene E verlaufenden Stabilisierungssteg 31 auf. Am Zungenvorsprung 30 sind gleichzeitig die beiden Gelenkgabeln der Lenkaktuatoren 13a und 13b der Drehgelenke 16a und 16b angeordnet.
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6 verdeutlicht die Anordnung der Lenkeinrichtung 10 an der Baumaschine 1, konkret einer Straßenkaltfräse. Diese ist in Vertikalrichtung mit ihrer Lenkebene E knapp unterhalb der Unterseite U des Maschinenrahmens 2 mit der Spurstange 11 in Arbeitsrichtung a ausgerichtet an den Hubsäulen 9 angeordnet. Die Spurstange 11 verläuft somit von einer Seite der Baumaschine 1 in der Lenkebene E zur anderen Seite der Baumaschine 1. Dabei überspannt sie einen Aufnahmekanal 32 innerhalb der Baumaschine 1, der zur Aufnahme eines Förderbandes 33 ausgebildet ist. Durch diese spezielle Anordnung ist einerseits gewährleistet, dass der Betrieb des Förderbandes durch die Lenkeinrichtung 10 nicht behindert wird. Gleichzeitig ist eine koordinierte Lenkung der beiden Fahreinrichtungen 7a und 7b möglich, ohne die Sichtfreiheit eines auf den Fahrstand 3 befindlichen Maschinenbedieners auf die Fahreinrichtung 7a oder 7b entlang der Seitenwand der Baumaschine 1 zu behindern. Die Lenkeinrichtung 10 ist entsprechend in der Weise ausgebildet, dass sie, zumindest bei Ceradeausfahrt, nicht über die Seitenwände der Baumaschine 1 vorsteht.
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Darüber hinaus kann gleichzeitig eine erhebliche Bodenfreiheit der Lenkeinrichtung 10 zum Bodenuntergrund erhalten werden, so dass eine Beschädigung der Lenkeinrichtung 10 durch Bodenmaterial sehr unwahrscheinlich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013006464 A1 [0017]
- DE 102010050441 A1 [0018]
- DE 202004002444 U1 [0020]
