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Die Erfindung betrifft einen Mobilkran mit einem Unterwagen, an dem zu einem Fahrbetrieb eine Anzahl von Antriebsachsen montiert ist, und mit einem am Unterwagen um eine Drehachse drehbar gelagerten Oberwagen, an dem ein Kranausleger und ein Oberwagenmotor montiert sind.
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Insbesondere bei großen Mobilkranen mit vier oder mehr Achsen wird ein sogenanntes Zwei-Motoren-Konzept eingesetzt, wonach ein Antriebsmotor am Unterwagen und ein Antriebsmotor am Oberwagen eingesetzt sind. Hierbei ist der Antriebsmotor am Unterwagen für den Fahrbetrieb des Mobilkrans eingesetzt. Der Antriebsmotor am Oberwagen ist für den Kranbetrieb eingesetzt und treibt üblicherweise Hydraulikpumpen an, die das Oberwagen-Hydrauliksystem speisen. Das Zwei-Motoren-Konzept ist wirtschaftlich, da die Leistungen der Antriebsmotoren auf ihre jeweilige Funktion optimiert werden können. Wegen des bei großen Mobilkranen hohen zu verfahrenden Gesamtgewichts ist eine große Leistungsspreizung zwischen dem Antriebsmotor für den Fahrbetrieb und dem Antriebsmotor für den Kranbetrieb gegeben. Der Antriebsmotor für den Fahrbetrieb ist gegenüber dem Antriebsmotor für den Kranbetrieb für eine deutlich größere Leistung auszulegen.
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Das Zwei-Motoren-Konzept erhöht jedoch nachteiligerweise das Gesamtgewicht des auf der Straße zu verfahrenden Mobilkrans. Dazu ist von einzelnen Großkranen auch das Konzept bekannt, den Antriebsmotor des Oberwagens von diesem zu entkoppeln, und auf den Gegengewichtsrahmen zu positionieren. Der Gegengewichtsrahmen wird separat transportiert, erst vor Ort während des Rüstvorganges aufgenommen und am Oberwagen montiert. Durch dieses Konzept verringert sich das Gesamtgewicht des zu verfahrenden Mobilkrans, da dort der Antriebsmotor am Oberwagen entfällt. Die Wirtschaftlichkeit des Zwei-Motoren-Konzepts bleibt erhalten. Andererseits verlängert sich jedoch für den Mobilkran der Rüstvorgang, da der Antriebsmotor des Gegengewichtsrahmens beim Rüsten mit den Systemen des Oberwagens gekoppelt werden muss.
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Insbesondere bei kleineren Mobilkranen, die nicht erst am Einsatzort komplettiert werden, ist üblicherweise das Ein-Motoren-Konzept verwirklicht. Bei solchen Mobilkranen ist die Spreizung der für den Fahrbetrieb und für den Kranbetrieb erforderlichen Leistungen nicht groß, so dass beide Betriebsarten mit einem einzelnen Antriebsmotor realisiert werden können. Üblicherweise ist ein einzelner Antriebsmotor am Unterwagen montiert, der sowohl zum Fahrbetrieb als auch zum Kranbetrieb eingesetzt ist. Zum Kranbetrieb treibt hierbei der Antriebsmotor am Unterwagen ein Hydraulikaggregat an. Das Oberwagen-Hydrauliksystem ist mit dem Unterwagen-Hydrauliksystem über eine hydraulische Drehdurchführung verbindbar.
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Aus der
DE 9 302 376 U1 ist auch ein Mobilkran bekannt, bei dem ein einzelner Antriebsmotor am Oberwagen montiert ist. Dieser Oberwagenmotor ist sowohl zum Kranbetrieb als auch zum Fahrbetrieb ausgebildet. Der Oberwagenmotor treibt zum Fahrbetrieb ein Hydrauliksystem an, welches über eine hydraulische Drehdurchführung mit hydrostatischen Radantrieben verbunden ist. Nachteiligerweise wird für ein derartiges Konzept ein aufwändiges Hydrauliksystem benötigt. Ein hydrostatischer Fahrantrieb hat zudem einen vergleichsweise schlechten Wirkungsgrad.
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Weiter wird in der
DE 10 2011 108 893 B4 ein Mobilkran beschrieben, bei dem ein Antriebsmotor am Unterwagen und ein Hilfsmotor am Oberwagen montiert sind. Der Antriebsmotor am Unterwagen ist sowohl für den Fahrbetrieb als auch für den Kranbetrieb ausgelegt. Zum Kranbetrieb treibt der Unterwagenmotor über ein mechanisches Drehmoment- und/oder Kraftübertragungsmittel das Hydrauliksystem im Oberwagen an. Entsprechend entfällt eine hydraulische Drehdurchführung. Der Hilfsmotor im Oberwagen kann zum Antrieb eines Generators oder zum Betrieb einer Klimaanlage im Oberwagen eingesetzt sein. Bei Ausfall des Unterwagenmotors kann der Hilfsmotor auch zum Antrieb des Hydrauliksystems des Oberwagens eingesetzt sein. Es wird ersichtlich, dass ohne Hilfsmotor am Oberwagen nachteiligerweise eine Energiequelle fehlt, über die beispielsweise die Elektronik des Oberwagens oder eine Klimaanlage für die Fahrerkabine gespeist werden könnte.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Mobilkran anzugeben, der ein alternatives Antriebskonzept zeigt, mit dem die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Mobilkran gelöst, der einen Unterwagen, an dem zu einem Fahrbetrieb eine Anzahl von Antriebsachsen montiert ist, und einen am Unterwagen um eine Drehachse drehbar gelagerten Oberwagen umfasst, an dem ein Kranausleger und ein Oberwagenmotor montiert sind, wobei der Oberwagenmotor für den Fahrbetrieb eingerichtet und ausgebildet ist, und wobei ein mechanischer Abtriebsstrang umfasst ist, über den der Oberwagenmotor abtriebsseitig mit wenigstens einer Antriebsachse koppelbar ist.
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Die Erfindung geht in einem ersten Schritt von der Überlegung aus, dass ein Fahrmotor am Unterwagen in an sich unerwünschter Weise die tragende Struktur des Unterwagen-Rahmens stört. Bei Einbau des Fahrmotors im Unterwagen muss ein Kompromiss zwischen dem benötigten Bauraum des Motors und der Tragkonstruktion des Rahmens gefunden werden.
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In einem zweiten Schritt erkennt die Erfindung, dass das Problem der gestörten Tragstruktur des Unterwagens durch einen dort platzierten Fahrmotor überwunden werden kann, wenn der zum Fahrbetrieb vorgesehene Motor am Oberwagen montiert ist. Eine aufwändige hydraulische Drehdurchführung und ein komplexes Hydrauliksystem entfallen aber, wenn der Oberwagenmotor zum Fahrbetrieb über einen mechanischen Abtriebsstrang mit einer Antriebsachse koppelbar ist. Mit anderen Worten werden die Antriebsachsen des Unterwagens während des Fahrbetriebs mechanisch vom Oberwagenmotor angetrieben.
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Selbstverständlich bleibt der Oberwagenmotor für den Kranbetrieb eingesetzt. Jedoch entfällt insbesondere ein Fahrmotor am Unterwagen. Hierdurch kann die Rahmenstruktur des Unterwagens ohne Berücksichtigung eines Bauraums für einen Antriebsmotor hinsichtlich der Tragfähigkeit optimiert werden.
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Ein für den Fahrbetrieb konzipierter Oberwagenmotor ist zudem strategisch günstig angeordnet. Durch seine Anordnung im Bereich des Gegengewichtsrahmens wirken seine Komponenten bereits als aktive Gegengewichte, was für die Standfestigkeit bzw. Statik des Mobilkrans Vorteile bringt. Die Anzahl bzw. das Gewicht der für eine spezifische Traglast aufzunehmenden Gegengewichte ist verringert.
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Der für den Fahrbetrieb eingerichtete und ausgebildete Oberwagenmotor ist bevorzugt ein Verbrennungsmotor. Insbesondere ist der Oberwagenmotor als ein Dieselmotor ausgebildet. Bei Platzierung eines Verbrennungsmotors im Oberwagen können auch die Auspuffrohre störungsfrei nach außen geführt werden, da sich diese mit dem Oberwagen drehen. Ein am Oberwagen montierter Verbrennungsmotor bietet als Wärmequelle den weiteren Vorteil einer Beheizungsmöglichkeit für die Oberwagenkabine oder zur Vorwärmung ausgewählter Komponenten. Durch den relativ großen Abstand zwischen dem Oberwagenmotor und der Fahrerkabine am Unterwagen ist für den Fahrer während des Fahrbetriebs zudem die Geräuschkulisse günstig abgesenkt.
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Der zum mechanischen Antrieb der Antriebsachsen des Unterwagens konzipierte Abtriebsstrang ist bevorzugt mittels geeigneter Getriebekomponenten, insbesondere mittels Winkelgetrieben, ausgebildet. Dabei umfasst der mechanische Abtriebsstrang vorteilhafterweise eine vom Oberwagen in den Unterwagen insbesondere vertikal geführte Welle. Diese Welle ist zum Ausgleich von Toleranzen zweckmäßigerweise als eine Gelenkwelle ausgeführt.
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In einer ersten Variante ist die den Oberwagenmotor mit den Antriebsachsen des Unterwagens koppelnde Welle zentrisch zur Drehachse des Oberwagens geführt. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Mobilkran mit aufgenommener Last, insbesondere mit verschwenktem Oberwagen, verfahren werden kann.
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In einer anderen Alternative ist die Welle außermittig zur Drehachse des Oberwagens geführt, wobei eine Kopplungseinrichtung umfasst ist, die zu einer abtriebsseitigen Kopplung des Oberwagenmotors mit der Welle in einer Fahrposition des Oberwagens eingerichtet und ausgebildet ist. Gemäß dieser Ausgestaltung ist der Oberwagenmotor während des Kranbetriebs, also insbesondere während einer Schwenkbewegung des Oberwagens, abtriebsseitig vom Fahrantrieb entkoppelt. Zum Fahrbetrieb wird der Oberwagen in seine Fahrposition gebracht. In der Fahrposition erfolgt die abtriebsseitige Kopplung des Oberwagenmotors an die Antriebsachsen des Unterwagens. Dies kann beispielsweise über eine Schiebemuffenverbindung oder dergleichen realisiert werden. Dazu ist insbesondere die vom Oberwagen in den Unterwagen führende Welle in koppelbare Wellenteile geteilt. In der Fahrposition des Oberwagens fluchten die entsprechenden Wellenteile zueinander und können drehfest mechanisch gekoppelt werden.
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Bei einer außermittigen Anordnung der Welle zur Kopplung des Oberwagenmotors mit den Antriebsachsen des Unterwagens ist während des Fahrbetriebs des Mobilkrans ein Verschwenken des Oberwagens nicht möglich. Bevorzugt ist daher insbesondere im Falle einer außermittigen Anordnung der Welle zur Drehachse, jedoch zur Erhöhung der Fahrsicherheit des Mobilkrans auch generell, eine Verriegelungseinrichtung umfasst, die zur Verriegelung des Oberwagens gegenüber dem Unterwagen während des Fahrbetriebs eingerichtet und ausgebildet ist. Hierdurch ist ein unbeabsichtigtes Verschwenken des Oberwagens während des Fahrbetriebs verhindert.
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Zur Übertragung eines Drehmoments der Welle an die Antriebsachsen ist gemäß einer ersten Ausgestaltung die Welle über ein Differentialgetriebe unmittelbar mit einer Antriebsachse gekoppelt. Über das Differentialgetriebe wird das Drehmoment insbesondere auf zwei Antriebsachsen übertragen, die unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten aufweisen können. Beispielsweise wird über eine der Achsen ein in Fahrtrichtung linkes und über die andere der Achsen ein in Fahrtrichtung rechtes Antriebsrad des Mobilkrans angetrieben.
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In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung treibt die Welle über ein Verteilergetriebe einen Unterwagenantriebsstrang an, der an mehrere Antriebsachsen gekoppelt ist. Das Verteilergetriebe verteilt die Drehbewegung der Welle beispielsweise auf eine in Fahrtrichtung des Mobilkrans nach hinten verlaufenden und auf eine nach vorne verlaufende Welle, die ihrerseits jeweils über Differentialgetriebe Antriebsachsen treiben.
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Zur Kopplung des Oberwagenmotors über die Welle an den Antriebsstrang des Unterwagens kann ein Winkelgetriebe, insbesondere ein Kegelradgetriebe eingesetzt sein. Bevorzugt ist hierbei ein 90°-Winkelgetriebe eingesetzt. Ein erstes Winkelgetriebe ist beispielsweise zur Kopplung der horizontalen Abtriebswelle des Oberwagenmotors mit der vertikalen vom Oberwagen in den Unterwagen führenden Welle eingesetzt. Die vom Oberwagen in den Unterwagen führende Welle kann über ein weiteres Winkelgetriebe mit einer der Antriebsachsen oder unmittelbar mit dem Antriebsstrang des Unterwagens koppeln.
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Ist der Oberwagenmotor als ein leistungsstarker Verbrennungsmotor ausgeführt, so empfiehlt es sich, das Schaltgetriebe, durch welches aufgrund der Untersetzung eine Drehmomenterhöhung erfolgt, im Unterwagen anzuordnen. Durch die vom Oberwagen in den Unterwagen führende Welle wird dann das originär vom Oberwagenmotor erzeugte Drehmoment übertragen.
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Im Falle eines für eine eher niedrige Leistung konzipierten Oberwagenmotors ist das Schaltgetriebe für den Fahrbetrieb vorteilhafterweise am Oberwagen angeordnet. In diesem Fall wird ein durch das Schaltgetriebe erhöhtes Drehmoment vom Oberwagen in den Unterwagen übertragen.
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Durch die Wahl der Lage des Schaltgetriebes für den Fahrbetrieb kann erreicht werden, dass das bei der Übertragung auf den Oberwagen rückwirkende Drehmoment in einem akzeptablen Bereich liegt. Das untersetzte Drehmoment eines leistungsschwachen Oberwagenmotors entspricht dann bei entsprechender Auslegung in etwa dem originären Drehmoment eines leistungsstarken Oberwagenmotors, woraus sich die vorgenannten Alternativen hinsichtlich der Anordnung des Schaltgetriebes ergeben.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
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1 bis 3 Varianten eines Mobilkrans mit einem Oberwagenmotor, der zum Fahrbetrieb über einen mechanischen Abtriebsstrang mit den Antriebsachsen verbindbar ist.
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In 1 ist schematisch ein Mobilkran 1 mit einem Unterwagen 2 und einem hierauf drehbar angeordneten Oberwagen 3 dargestellt. An dem um die Drehachse 4 gegenüber dem Unterwagen 2 drehbaren Oberwagen 3 ist ein teleskopierbarer Kranausleger 6 schwenkbar montiert. Zum Fahrantrieb des Mobilkrans 1 sind am Rahmen des Unterwagens 2 Antriebsräder 8 an einer Anzahl von Antriebsachsen 9 montiert.
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Der dargestellte Mobilkran 1 weist als einzigen Antriebsmotor den in Fahrtrichtung hinter der Kabine des Oberwagens 3 montierten Oberwagenmotor 10 auf. Zum Kranbetrieb treibt der Oberwagenmotor 10 ein nicht hier näher spezifiziertes Hydrauliksystem an. Zum Fahrbetrieb ist der Oberwagenmotor 10 über einen mechanischen Abtriebsstrang 12 an die Antriebsachsen 9 des Unterwagens 2 gekoppelt. Der Oberwagenmotor 10 ist als ein Dieselmotor ausgestaltet und wirkt aufgrund seiner Positionierung mit seinen Komponenten unmittelbar als aktives Gegengewicht gegen den teleskopierbaren Kranausleger 6.
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Zum Fahrantrieb ist der Oberwagenmotor 10 über ein erstes Winkelgetriebe 15 mit einer vom Oberwagen 3 in den Unterwagen 2 führenden Welle 17 gekoppelt. Die Welle 17 ist als eine Gelenkwelle ausgebildet und zentrisch zur Drehachse 4 des Oberwagens 3 angeordnet. Im Unterwagen ist die Welle 17 über ein zweites Winkelgetriebe 18 an ein Verteilergetriebe 20 gekoppelt, welches unmittelbar den Antriebsstrang 14 des Unterwagens 2 antreibt.
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Der Antriebsstrang 14 des Unterwagens 2 wird aus der schematischen Darstellung des Antriebssystems des Mobilkrans 1 einschließlich Antriebsrädern 8 und Antriebsachsen 9 ersichtlich, wie es in der unteren Hälfte der 1 dargestellt ist. Über einen zentralen Antriebsstrang 14 wird das Antriebsdrehmoment des Oberwagenmotors 10 über Differentialgetriebe 22 jeweils auf die Antriebsachsen 9 und die daran montierten Antriebsräder 8 übertragen. Ein Schaltgetriebe 23 für den Fahrbetrieb ist vorliegend am Oberwagen 3 montiert.
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Gegenüber 1 ist in der Variante des Mobilkrans 1 entsprechend 2 die vom Oberwagen 3 in den Unterwagen 2 führende Welle 17 außermittig zur Drehachse 4 angeordnet und zwischen Oberwagen 3 und Unterwagen 2 geteilt. Zur Kopplung und Entkopplung der Wellenteile des Oberwagens 3 und des Unterwagens 2 ist eine Kopplungseinrichtung 24 vorgesehen. Während des dargestellten Fahrbetriebs des Mobilkrans 1 bzw. in der dargestellten Fahrposition des Oberwagens 3 fluchten die beiden Wellenteile der Welle 17 zueinander und sind über die Kopplungseinrichtung 24 drehfest miteinander verbunden. Um ein unbeabsichtigtes Verschwenken des Oberwagens 3 gegenüber dem Unterwagen 2 während des Fahrbetriebs zu verhindern, ist ferner eine Verriegelungseinrichtung 25 umfasst, die den Oberwagen 3 während des Fahrbetriebs gegenüber dem Unterwagen 2 verriegelt. Die Verriegelungseinrichtung 25 ist auch aus dem Grund vorteilhaft, um das über die Welle 17 an den Oberwagen 3 übertragene Drehmoment gegenüber dem Unterwagen 2 aufzunehmen.
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Aus der Darstellung des Antriebsstrangs 14 des Mobilkrans 1 in der unteren Hälfte der 2 wird ersichtlich, dass die Welle 17 außermittig der Drehachse 4 in den Unterwagen 2 geführt ist. Dort treibt sie über ein zweites Winkelgetriebe 18 unmittelbar eine Antriebsachse 9 an. Über ein weiteres Verteilergetriebe bzw. weitere Differentialgetriebe 22 wird das Drehmoment der Welle 17 auf die Antriebsachsen 9 insgesamt übertragen.
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In 3 treibt die Welle 17 zwischen dem Oberwagen 3 und dem Unterwagen 2 unmittelbar ein Differentialgetriebe 22 an. Über weitere Differentialgetriebe 22 und den Antriebsstrang 14 wird die Antriebsleistung bzw. das Antriebsdrehmoment auf die Antriebsachsen 9 verteilt.
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In der Variante des Mobilkrans 1 entsprechend 3 ist der Oberwagenmotor 10 als ein leistungsstarker Dieselmotor ausgeführt. Um das auf den Oberwagen 3 während des Fahrbetriebs gegenüber dem Unterwagen 2 übertragene Drehmoment zu begrenzen, ist vorliegend das Schaltgetriebe 23 im Unterwagen 2 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mobilkran
- 2
- Unterwagen
- 3
- Oberwagen
- 4
- Drehachse
- 6
- Kranausleger
- 8
- Antriebsrad
- 9
- Antriebsachse
- 10
- Oberwagenmotor
- 12
- Abtriebsstrang
- 14
- Unterwagenantriebsstrang
- 15
- Winkelgetriebe
- 17
- Welle
- 18
- Winkelgetriebe
- 20
- Verteilergetriebe
- 22
- Differentialgetriebe
- 23
- Schaltgetriebe
- 24
- Kopplungseinrichtung
- 25
- Verriegelungseinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9302376 U1 [0005]
- DE 102011108893 B4 [0006]
