DE102020113587A1

DE102020113587A1 - Kreisantriebssystem für eine planiermaschine

Info

Publication number: DE102020113587A1
Application number: DE102020113587.4A
Authority: DE
Inventors: Nathaniel K. Harshman; Akilan Appavu; Anand Kesheorey
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2020-11-26
Also published as: US11492779B2; CN111980089B; US20200370276A1; CN111980089A

Abstract

Eine Planiermaschine (10) beinhaltet einen Maschinenkörper (12, 14), ein Planierschild (16), das von einem Kreis (46) getragen wird, eine Zugstange (26), die das Planierschild (16) und den Kreis (46) mit dem Maschinenkörper (12, 14) verbindet, und ein Kreisantriebssystem (40), das einen Kreisantriebsmotor (48) und ein Getriebe (50) beinhaltet. Das Getriebe (50) ist so konfiguriert, dass es in den Kreis (46) eingreift und diesen relativ zur Zugstange (26) um eine Kreisachse (A) dreht. Das Getriebe (50) beinhaltet ein erstes Zahnrad, das sich um eine erste Drehachse dreht, die parallel zur Kreisachse (A) verläuft, außerdem beinhaltet das Getriebe (50) ein zweites Zahnrad, das sich um eine zweite Achse dreht, die parallel zur Kreisachse (A) verläuft und von der ersten Drehachse beabstandet ist.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Planiermaschine und, insbesondere, ein System zum Antreiben eines Kreises einer Planiermaschine.
Hintergrund
Die vorliegende Offenbarung betrifft mobile Maschinen, die beim Planieren verwendet werden. Planiermaschinen, wie beispielsweise Motorgrader, werden normalerweise zum Schneiden, Verteilen oder Nivellieren von Material verwendet, das eine Bodenfläche bildet. Zum Durchführen derartiger Erdreichformungsaufgaben beinhalten Planiermaschinen ein Schild, auch als Schar oder Arbeitsgerät bezeichnet. Das Schild bewegt relativ kleine Mengen an Erde von Seite zu Seite, im Vergleich zu einer Planierraupe oder einer anderen Maschine, die größere Mengen an Erde bewegt. Planiermaschinen werden häufig zur Bildung einer Vielzahl von Erdreichanordnungen verwendet, die es häufig erfordern, dass das Schild je nach Formungsaufgabe und/oder dem zu formenden Material in verschiedene Positionen und/oder Ausrichtungen positioniert wird. Die unterschiedlichen Schildpositionen können die Schildneigung oder den Schildschnittwinkel beinhalten. Ein Kreisantrieb kann eine Position eines mit dem Schild gekoppelten Kreises steuern und somit den Schildschnittwinkel einstellen. Unterschiedliche Schildpositionen können unterschiedliche Drehmomente erfordern, um das Schild zu verstellen, insbesondere wenn das Schild mit Material in Eingriff ist.
Dass U.S.-Patent Nr. 9,540,787 , das West et. al. am 10. Januar 2017 erteilt wurde („das '787-Patent“) beschreibt eine Vorrichtung zum Positionieren eines Kreises und einer Schar relativ zu einem Rahmen einer Planiermaschine. Das '787-Patent beinhaltet einen Kreisantrieb zur Steuerung des Kreises und der Schar, wobei der Kreisantrieb mit einer Zahnradvorrichtung mit einer Abtriebswelle gekoppelt ist, die so ausgebildet ist, dass sie in den Kreis eingreift und diesen relativ zum Maschinenrahmen dreht. Die Zahnradvorrichtung im '787-Patent kann das Drehmoment an der Abtriebswelle, die den Kreis relativ zum Rahmen dreht, erhöhen. Die Vorrichtung zur Steuerung des Kreises und der Schar des '787-Patents kann jedoch mit anderen Komponenten der Planiermaschinen interferieren, kann in dem bereitgestellten Drehmoment begrenzt sein und/oder kann den Bewegungsbereich oder die Ausrichtungsmöglichkeiten der Planiermaschine reduzieren. Das System für eine Planiermaschine der vorliegenden Offenbarung kann eines oder mehrere der vorhergehend aufgeführten Probleme und/oder andere Probleme des Standes der Technik lösen. Der Umfang der aktuellen Offenbarung wird jedoch durch die beigefügten Ansprüche definiert, und nicht durch die Fähigkeit, irgendein spezifisches Problem zu lösen.
Kurzdarstell ung
In einem Aspekt kann eine Planiermaschine einen Maschinenkörper, ein von einem Kreis getragenes Planierschild, eine das Planierschild und den Kreis mit dem Maschinenkörper verbindende Zugstange, und ein Kreisantriebssystem mit einem Kreisantriebsmotor und einem Getriebe beinhalten. Das Getriebe kann so ausgebildet sein, dass es den Kreis relativ zu der Zugstange um eine Kreisachse in Eingriff bringt und dreht. Das Getriebe kann ein erstes Zahnrad beinhalten, das sich um eine erste Drehachse dreht, die parallel zur Kreisachse verläuft, und das Getriebe kann auch ein zweites Zahnrad beinhalten, das sich um eine zweite Achse dreht, die parallel zur Kreisachse verläuft und von der ersten Drehachse beabstandet ist.
In einem anderen Aspekt kann eine Planiermaschine ein von einem Kreis getragenes Planierschild, eine mit dem Kreis verbundene Zugstange und mindestens ein Kreisantriebssystem mit einem Kreisantriebsmotor und einem Getriebe beinhalten. Das Getriebe kann ein erstes Zahnrad beinhalten, das mit einer ersten Welle gekoppelt ist, wobei sich das erste Zahnrad und die erste Welle um eine erste Getriebedrehachse drehen können. Das Getriebe kann ein zweites Zahnrad beinhalten, das mit einer zweiten Welle gekoppelt ist, wobei sich das zweite Zahnrad und die zweite Welle um eine zweite Getriebedrehachse drehen können. Die erste Getriebedrehachse und die zweite Getriebedrehachse können parallel und voneinander beabstandet sein.
In einem weiteren Aspekt kann ein Schildpositionierungssystem für eine Planiermaschine einen Kreis beinhalten, der mit einem Planierschild und einem Kreisantriebssystem gekoppelt ist. Der Kreis kann um eine Kreisachse drehbar sein. Das Kreisantriebssystem kann einen Kreisantriebsmotor mit einer Motorachse, eine mit dem Kreisantriebsmotor gekoppelte Getriebekupplung und ein durch den Kreisantriebsmotor und die Getriebekupplung angetriebenes Getriebe beinhalten. Das Getriebe kann so ausgebildet sein, dass es in eine Drehung des Kreises eingreift und diese antreibt. Das Getriebe kann zumindest eine erste Drehachse und eine zweite Drehachse beinhalten. Die erste Drehachse und die zweite Drehachse können parallel zueinander und zur Kreisachse verlaufen. Die erste Drehachse und die zweite Drehachse können gegeneinander versetzt sein.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen, die in diese Spezifikation einbezogen sind und einen Teil dieser Spezifikation darstellen, veranschaulichen verschiedene exemplarische Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien der offenbarten Ausführungsformen.

1 ist eine Veranschaulichung einer exemplarischen Planiermaschine gemäß Aspekten dieser Offenbarung.
2 ist eine perspektivische Ansicht des Planierteils der Planiermaschine von 1.
3 ist eine teilexplodierte Ansicht eines Abschnitts eines Kreisantriebssystems für die exemplarische Planiermaschine von 1.
4 ist eine Querschnittsansicht des exemplarischen Kreisantriebssystems von 3.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren exemplarischen Planierteils der Planiermaschine gemäß Aspekten der Offenbarung.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren exemplarischen Planierteils der Planiermaschine gemäß Aspekten der Offenbarung.

Ausführliche Beschreibung
Sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung sind nur exemplarisch und erläuternd und schränken die Merkmale, wie beansprucht, nicht ein. Wie hierin verwendet, sollen die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweisen“, „aufweisend“, „beinhaltet“, „beinhaltend“ oder andere Varianten davon einen nicht ausschließlichen Einschluss abdecken, sodass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, der/die/das eine Liste von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente beinhaltet, sondern auch andere Elemente beinhalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt oder für einen solchen Prozess, ein solches Verfahren, einen solchen Artikel oder eine solche Vorrichtung inhärent ist.
Für den Zweck dieser Offenbarung wird der Begriff „Bodenfläche“ umfassend verwendet, um sich auf alle Arten von Flächen oder Material zu beziehen, die bei Materialbewegungsverfahren bearbeitet werden (z. B. Kies, Lehm, Sand, Schmutz usw.) und/oder geschnitten, verteilt, geformt, geglättet, nivelliert, planiert oder anderweitig bearbeitet werden können. Sofern nicht anders angegeben, werden in dieser Offenbarung relative Begriffe, wie z. B. „etwa“, „im Wesentlichen“ oder „ungefähr“ verwendet, um eine mögliche Abweichung von ±10 % bei dem angegebenen Wert anzugeben.
1 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer exemplarischen Motorgrader-Maschine 10 (im Folgenden „Motorgrader“) gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der Motorgrader 10 beinhaltet einen vorderen Rahmen 12, einen hinteren Rahmen 14 und ein Schild 16. Der vordere Rahmen 12 und der hintere Rahmen 14 werden von den Rädern 18 getragen. Eine Fahrerkabine 20 kann über einer Kupplung des vorderen Rahmens 12 und des hinteren Rahmens 14 angebracht sein und kann verschiedene Steuerungen, Anzeigeeinheiten, Berührungsbildschirme oder Benutzeroberflächen, beispielsweise die Benutzeroberfläche 104, beinhalten, um den Motorgrader 10 zu bedienen oder seinen Status zu überwachen. Der hintere Rahmen 14 beinhaltet außerdem einen Motor 22, um den Motorgrader 10 anzutreiben und/oder mit Energie zu versorgen. Das Schild 16, manchmal auch als Schar bezeichnet, wird zum Schneiden, Verteilen oder Nivellieren (zusammen „Formen“) von Erde oder anderem Material verwendet, das von dem Motorgrader 10 gequert wird. Wie in 2 näher dargestellt, ist das Schild 16 an einer Gestängeanordnung befestigt, die bei 24 im Allgemeinen dargestellt ist. Die Gestängeanordnung 24 ermöglicht das Bewegen des Schildes 16 in eine Vielzahl von verschiedenen Positionen und Ausrichtungen in Bezug auf den Motorgrader 10 und somit das Formen der Bodenoberfläche in unterschiedlicher Weise. Zusätzlich kann ein Kreisantriebssystem 40 einen Motor beinhalten oder mit diesem gekoppelt sein, und das Kreisantriebssystem 40 kann eine Getriebeanordnung beinhalten, um in einen Kreis 46 (1 und 2) einzugreifen und diesen zu drehen, um mindestens einen Aspekt des Schildes 16 einzustellen.
Zusätzlich kann eine Steuerung 102 mit einer oder mehreren Funktionen des Motorgraders 10 kommunizieren und Eingaben von der Benutzerschnittstelle 104 in Kabine 20 oder einer vom Motorgrader 10 entfernten Schnittstelle empfangen und Ausgaben an diese senden. In einem Aspekt kann der Motorgrader 10 ein elektrohydraulischer Motorgrader sein und das Steuergerät 102 kann ein oder mehrere elektrische Schalter oder Ventile steuern, um ein oder mehrere Hydraulikzylinder oder elektrische Elemente zu steuern, um den Motorgrader 10 zu betreiben. Ausgehend von der Vorderseite des Motorgraders 10 und nach hinten zum Schild 16 weiter gehend, beinhaltet die Gestängeanordnung 24 eine Zugstange 26. Die Zugstange 26 ist mit einem Kugelgelenk (nicht dargestellt) am vorderen Rahmen 12 schwenkbar montiert. Die Position der Zugstange 26 kann durch Hydraulikzylinder gesteuert werden, einschließlich z. B. einen rechten Hubzylinder 28, einen linken Hubzylinder 30, einen Seitenschubzylinder 32 und eine Verbindungsstange 34. Eine Höhe des Schilds 16 in Bezug auf die Fläche, die unter dem Motorgrader 10 gequert wird, allgemein als Schildhöhe bezeichnet, kann hauptsächlich mit dem rechten Hubzylinder 28 und dem linken Hubzylinder 30 gesteuert und/oder angepasst werden. Der rechte Hubzylinder 28 und der linke Hubzylinder 30 können unabhängig voneinander gesteuert werden und können somit verwendet werden, um einen Boden des Schilds 16 zu kippen, welches ein unteres Schneidmesser 36 und eine obere Kante 38 beinhaltet. Basierend auf den Positionen des rechten Hubzylinders 28 und des linken Hubzylinders 30 kann das Schneidmesser 36 in Bezug auf das gequerte Material gekippt werden, sodass die die Hubzylinder 28 und 30 eine Schildneigung steuern können. Der rechte Hubzylinder 28 und der linke Hubzylinder 30 können auch verwendet (z. B. gleichzeitig aus- oder eingefahren) werden, um die Höhe des Schildes 16 relativ zum Motorgrader 10 zu steuern, um die Tiefe des Schnitts in die Bodenoberfläche oder eine Höhe des Schildes 16 über der Bodenoberfläche zu kontrollieren. So können beispielsweise bei einem aggressiven Schnitt- oder Formgebungsverfahren der rechte Hubzylinder 28 und der linke Hubzylinder 30 so ausgefahren werden, dass das Schild 16 vom Motorgrader 10 weg auf eine geringere Tiefe ausgefahren wird. Wenn der Motorgrader 10 andererseits ein leichtes Formgebungsverfahren durchführt, eine Bodenoberfläche zwischen den Formgebungsverfahren überquert oder wenn es anderweitig wünschenswert ist, dass das Schild 16 die Bodenoberfläche nicht berührt, können der rechte Hubzylinder 28 und der linke Hubzylinder 30 zurückgezogen werden, sodass die Zugstange 26 und das Schild 16 in Richtung Motorgrader 10 angehoben werden.
Der Seitenschubzylinder 32 und die Verbindungsstange 34 können hauptsächlich dafür verwendet werden, eine seitliche Position der Zugstange 26 und beliebiger Komponenten, die an der Zugstange 26 montiert sind, in Bezug auf den vorderen Rahmen 12 zu verschieben. Diese seitliche Verschiebung wird üblicherweise als Zugstangenseitenschub bezeichnet. Der Seitenschubzylinder 32 kann mit einem Ende an die Zugstange 26 und mit einem anderen Ende schwenkbar an die Verbindungsstange 34 gekoppelt werden. Die Verbindungsstange 34 kann eine Vielzahl von Positionslöchern 70 beinhalten, um die Verbindungsstange 34 selektiv nach links oder rechts zu positionieren, um eine weitere Verschiebung der Zugstange 26 zur linken oder rechten Seite des Motorgraders 10 durch den Seitenschubzylinder 32 zu ermöglichen.
Wie in 2 dargestellt, ist die Zugstange 26 an eine große, flache Platte, die üblicherweise als Jochplatte 44 bezeichnet wird, gekoppelt. Unterhalb der Jochplatte 44 befindet sich ein großes Zahnrad, üblicherweise als Kreis 46 bezeichnet. Der Kreis 46 weist eine Vielzahl von Zähnen 86 auf, die sich entlang einer Innenfläche des Kreises 46 erstrecken. Es sei darauf hingewiesen, dass 2 die Zähne 86 nur auf einem Teil des Kreises 46 zeigt, wobei sich die Zähne 86 jedoch über die gesamte Innenfläche des Kreises 46 erstrecken können. Außerdem kann sich die Jochplatte 44 über den gesamten Kreis 46 erstrecken, ist jedoch in 2 verkleinert dargestellt, um einen Teil des Kreises 46 und die Zähne 86 freizulegen.
Das Kreis 46 und das Schild 16 können über Tragarme 56 und eine Tragplatte (nicht dargestellt) gekoppelt sein. Der Kreis 46 kann durch das Kreisantriebssystem 40 gedreht werden. Das Kreisantriebssystem 40 kann einen Kreisantriebsmotor 48 und ein Getriebe 50 beinhalten. Wie in 2 dargestellt, kann der Kreisantriebsmotor 48 ein Hydraulikmotor sein, der an eine oder mehrere Hydraulikleitungen 60 gekoppelt ist und mit der Steuerung 102 und/oder der Benutzerschnittstelle 104 in Verbindung stehen kann. Alternativ kann der Kreisantriebsmotor 48 ein Elektromotor oder jeder andere geeignete Motortyp sein. Der Kreisantriebsmotor 48 kann jeder Motor sein, der eine Drehabtriebswelle beinhaltet oder mit dieser gekoppelt ist, beispielsweise ein Getriebemotor, ein Lamellenmotor, ein Axialkolbenmotor, ein Radialkolbenmotor usw. Das Getriebe 50 kann eine oder mehrere Stirnradgetriebeanordnungen 52 beinhalten oder mit diesen gekoppelt werden (3 und 4), und eine Getriebekupplung 54 kann den Kreisantriebsmotor 48 mit dem Getriebe 50 und der internen Stirnradgetriebeanordnung 52 koppeln. Die Drehung des Kreises 46 durch das Kreisantriebssystem 40 stellt einen Kreiswinkel ein und schwenkt das Schild 16 um eine Achse A (1), die an der Zugstange 26 befestigt ist, um einen Schildschnittwinkel festzulegen. Der Schildschnittwinkel ist als der Winkel des Schilds 16 in Bezug auf den vorderen Rahmen 12 definiert, und der Schildschnittwinkel kann durch eine Kombination der Position des Kreises 46 und der Position der Zugstange 26 gesteuert werden.
Basierend auf der Wirkung des Kreisantriebssystems 40 können Kreis 46 und Schild 16 im oder gegen den Uhrzeigersinn relativ zum Frontrahmen 12 um die Achse A gedreht werden. In einem Aspekt können Kreis 46 und Schild 16 bis zu ca. 75 Grad im oder gegen den Uhrzeigersinn um die Achse A gedreht werden. In einem anderen Aspekt können Kreis 46 und Schild 16 um 360 Grad im oder gegen den Uhrzeigersinn um die Achse A gedreht werden. In beiden Aspekten ist das Schild 16 bei einem Schildschnittwinkel des Schildes von 0 Grad im rechten Winkel zum Frontrahmen 12 angeordnet. Zusätzlich kann ein Kreiswinkelsensor 58 (2), z. B. ein Drehsensor, eine Inertialmesseinheit usw., am Kreis 46 angeordnet sein, um eine Winkeldrehung des Kreises 46 und somit einen Winkel des Schildes 16 zu messen. In einem Aspekt kann der Kreiswinkelsensor 58 in einer zentrierten Position am Kreis 46 montiert sein. In einem anderen Aspekt kann der Kreiswinkelsensor 58 in einer außermittigen Position am Kreis 46 montiert sein, und der Kreiswinkelsensor 58 oder andere interne Komponenten des Motorgraders 10 können verwendet werden, um die Position des Kreises 46 und des Schildes 16 auf Basis einer Kompensation oder Korrektur zu berechnen, um die außermittige Position des Kreiswinkelsensors 58 zu berücksichtigen. Der Kreiswinkelsensor 58 kann auch dabei helfen, zu verhindern, dass das Schild 16 in einem solchen Winkel positioniert wird, in dem das Schild 16 die Räder 18 berühren oder anderweitig stören kann. Der Kreiswinkelsensor 58 kann mit der Steuerung 102 in Verbindung sein und kann eine Warnung angeben, wenn eine ausgewählte Position das Schild 16 in einem Winkel positionieren würde, in dem das Schild 16 die Räder 18 oder andere Teile des Motorgraders 10 berühren würde.
Wie in 1 und 2 dargestellt, kann der Motorgrader 10 eine Vielzahl von Hydraulikleitungen 60 beinhalten, um die Hydraulikzylinder und/oder Hydraulikmotoren zu steuern. Der Motorgrader 10 kann eine Hydraulikpumpe (nicht dargestellt) beinhalten. Die Hydraulikpumpe kann Hochdruckhydraulikfluid durch ein oder mehrere Hydraulikleitungen 60 zu ein oder mehreren der Hydraulikzylinder liefern. Ein geringer Vorsteuerdruck kann durch ein hydraulisches Druckminderventil bereitgestellt werden, das Hochdruckhydraulikfluid aufnehmen und jedem Hydraulikzylinder einen niedrigen Vorsteuerdruck liefern kann. Zusätzlich kann jeder Hydraulikzylinder eine elektrische Magnetspule und ein oder mehrere Hydraulikventile beinhalten. Die Magnetspule kann ein oder mehrere Signale vom Steuergerät 102 empfangen, um jeden Hydraulikzylinder zu steuern und zu positionieren, indem die Strömung des Hydraulikfluids durch die Ventile konfiguriert wird. Die Zuführung des Hydraulikfluids kann von Steuergerät 102, zum Beispiel über ein oder mehrere Benutzeroberflächen 104, gesteuert werden. Die Steuerung 102 steuert die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit über Hydraulikleitungen 60 zum Kreisantriebsmotor 48, um die Position des Kreises 46 und des Schildes 16 zu steuern. 3 und 4 veranschaulichen weitere Einzelheiten von Teilen des Kreisantriebssystems 40. Wie oben erwähnt, kann das Kreisantriebssystem 40 eine oder mehrere Getriebekupplungen 54 beinhalten, die den Kreisantriebsmotor 48 (der Übersichtlichkeit halber in 3 und 4 kleiner dargestellt als in 2) und das Getriebe 50 verbinden. Wie in 2 und 3 dargestellt, kann der Kreisantriebsmotor 48 eine Drehachse B und das Getriebe 50 eine erste Drehachse C und eine zweite Drehachse D aufweisen. Wie in 3 und 4 dargestellt, können sich eine erste Welle 76 und ein erstes Stirnrad 78 um die Achse C und eine zweite Welle 82 und ein zweites Zahnrad 80 um die Achse D drehen. Die Drehachsen C und D des Getriebes 50 sind voneinander beabstandet oder versetzt und im Wesentlichen parallel zueinander. Die Drehachsen C und D können auch parallel zur Achse A des Kreises 46 verlaufen. Die eine oder die mehreren Getriebekupplungen 54 können es ermöglichen, dass die Drehachse B für den Kreisantriebsmotor 48 im Wesentlichen senkrecht zu den Drehachsen C und D für das Getriebe 50 steht. Anders ausgedrückt, die eine oder die mehreren Getriebekupplungen 54 können eine Kraftübertragung von entlang einer ersten Achse auf entlang einer zweiten Achse, die senkrecht zur ersten Achse steht, ermöglichen. Dementsprechend dreht die Drehung des Kreisantriebsmotors 48 um die Motorachse B Elemente des Getriebes 50 um die Achse C und die Achse D und dreht somit den Kreis 46 und das Schild 16 um die Achse A. Die Getriebekupplung 54 kann ein Schneckenrad 64 (wie dargestellt), ein Kegelrad oder jede andere geeignete Getriebeanordnung zur Kopplung von Getriebeanordnungen mit senkrechten Drehachsen beinhalten.
In dem Aspekt, in dem die Getriebekupplung 54 ein Schneckengetriebe enthält, beinhaltet die Getriebekupplung 54 eine Schnecke 62 und ein Schneckengetriebe 64. Schnecke 62 kann beispielsweise über einen Motorträger 66 mit einer Abtriebswelle des Kreisantriebsmotors 48 oder über eine Welle (nicht abgebildet) mit dem Kreisantriebsmotor 48 gekoppelt werden. Dementsprechend kann der Kreisantriebsmotor 48 die Schnecke 62 um eine Schneckenachse E drehen, und die Schneckenachse E kann im Wesentlichen parallel oder koaxial zur Motorachse B (wie dargestellt) verlaufen. Die Schnecke 62 kann eine Schrägverzahnung 68 aufweisen, die in die Zahnräder 70 des Schneckenrads 64 eingreift, so dass die Drehung der Schnecke 62 dann das Schneckenrad 64 dreht. Das Schneckenrad 64 dreht sich um die Achse C des Getriebes 50. Das Schneckenrad 64 kann dann direkt oder indirekt mit einem oder mehreren Teilen des Getriebes 50 gekoppelt werden, zum Beispiel mit einer oder mehreren Stirnradgetriebeanordnungen 52. Die Getriebekupplung 54 kann auch eine oder mehrere Rutschkupplungen 72 und/oder Bremsen aufweisen, die dazu beitragen können, den Kreisantriebsmotor 48 und die Getriebekupplung 54 in einer Situation zu schützen, in der die Schar 16 oder der Kreis 46 beim Überfahren der Bodenoberfläche auf eine schwere oder starke äußere Belastung trifft. Alternativ oder zusätzlich, wenn auch nicht dargestellt, kann die Getriebekupplung 54 ein Kegelrad oder eine andere geeignete Zahnradbaugruppe beinhalten, die in eine oder mehrere Komponenten der Stirnradgetriebeanordnungen 52 eingreift und diese antreibt.
Das Getriebe 50 kann eine Kombinationsschnittstelle 74 beinhalten. Die Kombinationsschnittstelle 74 kann dazu beitragen, verschiedene Teile des Getriebes 50 zu unterstützen und/oder zu trennen und/oder kann helfen, die Getriebekupplung 54 mit den anderen Teilen des Getriebes 50 zu verbinden. So kann beispielsweise, obwohl nicht dargestellt, die Kombinationsschnittstelle 74 ein Äußeres mit Gewindelöchern oder anderen Kupplungsmechanismen beinhalten, um äußere Komponenten der Getriebekupplung 54 mit anderen Teilen des Getriebes 50 zu koppeln. Wie in 4 dargestellt, kann ein Gehäuse 73 das eine oder die mehreren Stirnradgetriebeanordnungen 52 umschließen und an der Jochplatte 44 befestigt werden. Mit der Montage des Gehäuses 73 an der Jochplatte 44 kann das Kreisantriebssystem 40 mit der Gestängeanordnung 24 gekoppelt werden (1 und 2).
Das Schneckenrad 64 kann direkt mit einem oder mehreren Innenbereichen des Getriebes 50 gekoppelt werden. Beispielsweise kann sich eine Welle 76 vom Schneckenrad 64 erstrecken und mit einem ersten Stirnrad 78 gekoppelt werden. Alternativ, obwohl nicht dargestellt, kann das Schneckenrad 64 direkt oder indirekt mit dem ersten Stirnrad 78 gekoppelt werden. Dementsprechend dreht die Drehung des Schneckenrads 64 in beiden Aspekten das erste Stirnrad 78 der einen oder mehreren Stirnradgetriebeanordnungen 52. Die Welle 76 und das erste Stirnrad 78 können sich um die Achse C drehen. Das erste Stirnrad 78 greift in ein zweites Stirnrad 80 ein. Das zweite Stirnrad 80 ist mit einer zweiten Welle, beispielsweise einer Antriebswelle 82 gekoppelt. Das zweite Stirnrad 80 und die Antriebswelle 82 können sich um die Achse D drehen. Die Antriebswelle 82 beinhaltet ein kreiseingreifendes Zahnrad 84. Die Drehung des zweiten Stirnrads 80 treibt über den Eingriff mit dem ersten Stirnrad 78 die Drehung der Antriebswelle 82 und des kreiseingreifenden Zahnrads 84 an. Das kreiseingreifende Zahnrad 84 kann mit den Zähnen 86 auf der Innenfläche des Kreises 46 in Eingriff kommen, sodass die Drehung des kreiseingreifenden Zahnrads 84 den Kreis 46 dreht und somit den Schildwinkel des Schildes 16 steuert. Es wird darauf hingewiesen, dass die in 4 gezeigte Querschnittsansicht des Kreises 46 eine oder mehrere interne Komponenten des Kreises beinhaltet, zu denen beispielsweise Stützelemente, Positionssensoren usw. gehören können. 5 zeigt eine weitere Konfiguration eines exemplarischen Kreisantriebsystems 140, wobei ähnliche Elemente des Kreisantriebsystems 40 durch die Hinzufügung von 100 zu den Bezugsnummern gezeigt werden. Das Kreisantriebssystem 140 kann in den Motorgrader 10 von 1 eingebaut werden, um den Kreis 46 und das Schild 16 zu positionieren. Wie dargestellt, beinhaltet das Kreisantriebssystem 140 ein Vorderkreisantriebssystem 140A und ein Hinterkreisantriebssystem 140B. Das Vorderkreisantriebssystem 140A und das Hinterkreisantriebssystem 140B können vordere und hinten an der Jochplatte 44 angeordnet werden und den vorderen und hinteren Teil des Kreises 46 antreiben. Das Vorderkreisantriebssystem 140A und das Hinterkreisantriebssystem 140B können in Längsrichtung voneinander beabstandet sein und können beide mit einer Zugstangenmittellinie ausgerichtet werden. Das Vorderkreisantriebssystem 140A beinhaltet einen Vorderkreis-Antriebsmotor 148A und ein Frontgetriebe 150A, wobei der Vorderkreis-Antriebsmotor 148A und das Frontgetriebe 150A über eine Frontgetriebekupplung 154A gekoppelt sind. Das Hinterkreisantriebssystem 140B beinhaltet einen Hinterkreisantriebsmotor 148B und ein Heckgetriebe 150B, wobei der Hinterkreisantriebsmotor 148B und das Heckgetriebe 150B über eine Heckgetriebekupplung 154B gekoppelt sind. Beide Kreisantriebsmotoren 148A, 148B können Teile der Getriebekupplungen 154A, 154B antreiben, die dann die jeweiligen Antriebsgetriebe 150A, 150B antreiben können, um Kreis 46 und Schild 16 zu drehen und zu positionieren. Wie bei den 1-4 kann jedes der Getriebe 150A, 150B eine Stirnradgetriebeanordnung 152A, 152B mit zwei Stirnrädern mit jeweils parallelen Drehachsen beinhalten, die senkrecht zu einer Achse der Kreisantriebsmotoren 148A, 148B stehen.
6 zeigt eine weitere Konfiguration eines exemplarischen Kreisantriebsystems 240, wobei ähnliche Elemente des Kreisantriebsystems 40 durch die Hinzufügung von 200 zu den Bezugsnummern gezeigt werden. Das Kreisantriebssystem 240 kann in den Motorgrader 10 von 1 eingebaut werden, um den Kreis 46 und das Schild 16 zu positionieren. Wie dargestellt, beinhaltet das Kreisantriebssystem 240 zwei Vorderkreisantriebssysteme 240A und 240B, die auf einer linken und einer rechten Seite der Zugstangenmittellinie positioniert sind. Das linke Kreisantriebssystem 240A beinhaltet einen linken Kreisantriebsmotor 248A und ein linkes Getriebe 250A, wobei der linke Kreisantriebsmotor 248A und das linke Getriebe 250A über eine linke Getriebekupplung 254A gekoppelt sind. Das rechte Kreisantriebssystem 240B beinhaltet einen rechten Kreisantriebsmotor 248B und ein rechtes Getriebe 250B, wobei der rechte Kreisantriebsmotor 248B und das rechte Getriebe 250B über eine rechte Getriebekupplung 254B gekoppelt sind. Beide Kreisantriebsmotoren 248A, 248B können Teile der Getriebekupplungen 254A, 254B antreiben, die dann die jeweiligen Antriebsgetriebe 250A, 250B antreiben können, um Kreis 46 und Schild 16 zu drehen und zu positionieren. Wie bei 1-5 kann jedes der Getriebe 250A, 250B eine Stirnradgetriebeanordnung 252A, 252B mit zwei Stirnrädern mit jeweils parallelen Drehachsen beinhalten, die senkrecht zu einer Achse der Kreisantriebsmotoren 248A, 248B stehen.
Wie in 6 dargestellt, können die Kreisantriebssysteme 240A und 240B mit einem vorderen Teil des Kreises 46 gekoppelt werden. Darüber hinaus kann ein Querträger 92, der die Zugstangenarme 94A und 94B verbindet, größer oder steifer sein oder auf andere Weise dazu beitragen, die Zugstange 26 und die von der Zugstange 26 getragenen Komponenten (z. B. Kreis 46, Schild 16 usw.) zu stützen und zu versteifen, um Kräfte aufzunehmen, wenn der Motorgrader 10 die Bodenoberfläche überquert. Außerdem, obwohl nicht dargestellt, kann der Motorgrader 10 zusätzliche Querträger beinhalten, die die Zugstangenarme 94A und 94B verbinden, zum Beispiel über einem hinteren Teil des Kreises 46.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Motorgrader 10 eine beliebige Anzahl von Kreisantriebssystemen 40, 140A, 140B, 240A, 240B beinhalten kann. Der Motorgrader 10 kann ein Kreisantriebssystem 40 (1-4), zwei Kreisantriebssysteme 140A, 140B, 240A, 240B (5 und 6) oder mehr als zwei Kreisantriebssysteme beinhalten. Das eine oder die mehreren Kreisantriebssysteme 40, 140A, 140B, 240A, 240B können an verschiedene Teile des Kreises 46 gekoppelt werden, und jedes Kreisantriebssystem 40, 140A, 140B, 240A, 240B und die Komponenten jedes Kreisantriebssystems 40, 140A, 140B, 240A, 240B können unterschiedliche Größen aufweisen. Bezugnehmend auf 5 kann das Vorderkreisantriebssystem 140A größer sein als das Hinterkreisantriebssystem 140B. Zum Beispiel kann der Vorderkreis-Antriebsmotor 148A größer als der Hinterkreisantriebsmotor 148B sein, und/oder das Frontgetriebe 150A kann größer als das Heckgetriebe 150B sein. Zusätzlich können die Stirnradgetriebeanordnungen 52, 152A, 152B, 252A und 252B eine beliebige Anzahl von Stirnrädern beinhalten, die so ausgebildet sind, dass sie ineinander eingreifen, um ein Drehmoment für Kreis 46 bereitzustellen. Obwohl nicht dargestellt, können die Stirnradgetriebeanordnungen 52, 152A, 152B, 252A und 252B drei, vier, fünf usw. Stirnräder und Wellen beinhalten. Darüber hinaus können die Stirnräder 78 und 80 je nach Getriebeuntersetzung und/oder Drehmomentanforderungen für die Maschine 10 unterschiedlich groß sein, da verschiedene Maschinen und verschiedene Planiervorgänge unterschiedliche Drehmomente zur Positionierung des Schildes 16 erfordern können.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die offenbarten Aspekte des Motorgraders 10 können in jeder Planier- oder Formmaschine verwendet werden, um die Positionierung eines Schildes 16 und/oder eines Kreises 46 zu unterstützen. Die Kreisantriebssysteme 40, 140A, 140B, 240A, 240B können einer Bedienperson helfen, das Schild 16 und den Kreis 46 zu positionieren und auszurichten. Darüber hinaus können die Stirnradgetriebeanordnungen 52, 152A, 152B, 252A und 252B in den Getrieben 50, 150A, 150B, 250A, 250B dazu beitragen, ein größeres Drehmoment auf die Zähne 86 an der Innenfläche von Kreis 46 oder andere Komponenten von Schild 16 und Kreis 46 zu übertragen. Eine solche Drehmomenterhöhung kann bei der Einstellung einer Position des Schildes 16 und des Kreises 46 vorteilhaft sein, wenn das Schild 16 mit Material auf einer Bodenoberfläche in Eingriff steht oder anderweitig unter der Wirkung äußerer Kräfte steht. Durch die Einbeziehung von versetzten Stirnrädern 78 und 80 können die Stirnräder 78 und 80 größere Zahnräder sein, sodass die Stirnräder 78 und 80 eine höhere Untersetzung und/oder ein größeres Drehmoment auf Kreis 46 übertragen können. Die versetzten Stirnräder 78 und 80 sowie die versetzten Wellen 76 und 82 können eine Verringerung der Höhe der Stirnradgetriebeanordnung 52 ermöglichen. Darüber hinaus ermöglichen es die Getriebekupplungen 54, 154A, 154B, 254A, 254B, dass die Kreisantriebsmotoren 48, 148A, 148B, 248A, 248B unfluchtend mit den Getrieben 50, 150A, 150B, 250A, 250B und Kreis 46 positioniert werden können. Beispielsweise beinhalten die Kreisantriebsmotoren 48, 148A, 148B, 248A, 248B, wie in 2, 5 und 6 dargestellt, eine Achse B, und die Getriebe 50, 150 A, 150 B, 250 A, 250 B beinhalten die Achsen C und D senkrecht zur Achse B. Infolgedessen kann die Gesamthöhe der Kreisantriebssysteme 40, 140A, 140B, 240A, 240B reduziert werden. Weiterhin kann die Zugstange 26, der Kreis 46 und das Schild 16 durch den rechten Hubzylinder 28 und den linken Hubzylinder 30 in eine zurückgezogene Position zum vorderen Rahmen 12 hin angehoben werden, sodass die Zugstange 26, der Kreis 46 und das Schild 16 in eine höhere Position angehoben werden können, als wenn die Kreisantriebsmotoren 48, 148A, 148B, 248A, 248B mit (und über) den Getrieben 50, 150A, 150B, 250A, 250B und Kreis 46 ausgerichtet wären. In ähnlicher Weise können Zugstange 26, Kreis 46 und Schild 16 durch die Anordnung der Kreisantriebsmotoren 48, 148A, 148B, 248A, 248B und der Getriebe 50, 150A, 150B, 250A, 250B in eine Vielzahl von Positionen gebracht werden und/oder eine große Bewegungsfreiheit aufweisen, wenn sie durch den rechten Hubzylinder 28, den linken Hubzylinder 30, den Seitenschubzylinder 32, die Verbindungsstange 34 usw. gesteuert werden. Es kann auch eine verminderte Wahrscheinlichkeit bestehen, dass ein Teil der Kreisantriebssysteme 40, 140A, 140B, 240A, 240B bei der Positionierung der Zugstange 26, des Kreises 46 und des Schildes 16 während eines Formgebungsverfahrens mit dem vorderen Rahmen 12 in Berührung kommt oder beschädigt wird. Die Getriebe 50, 150A, 150B, 250A, 250B können möglicherweise größere oder zusätzliche Stirnradgetriebeanordnungen 52, 152A, 152B, 252A und 252B aufnehmen, da die Kreisantriebsmotoren 48, 148A, 148B, 248A, 248B gegenüber den Getrieben 50, 150A, 150B, 250A, 250B versetzt sind. Zudem können die Kreisantriebsmotoren 48, 148A, 148B, 248A, 248B größere oder leistungsstärkere Motoren sein, da die Kreisantriebsmotoren 48, 148A, 148B, 248A, 248B von den Getrieben 50, 150A, 150B, 250A, 250B versetzt sind.
Wie in 5 und 6 dargestellt, kann der Motorgrader 10 mehr als ein Kreisantriebssystem 140A, 140B, 240A, 240B beinhalten. Das Einbeziehen von mehr als einem Kreisantriebssystem 140A, 140B, 240A, 240B kann zusätzlich zur Reduzierung der Gesamthöhe, wie oben erörtert, die Gesamtgröße jedes Kreisantriebssystems reduzieren. So kann beispielsweise der Motorgrader 10 zwei Kreisantriebssysteme 140A, 140B, 240A, 240B beinhalten und ein gleiches oder höheres Drehmoment an den Kreis 48 abgeben, wobei jeder Kreisantriebsmotor 148A, 148B, 248A, 248B kleiner ist als der Kreisantriebsmotor eines Motorgraders 10 mit einem einzelnen Kreisantriebsmotor. Zusätzlich oder alternativ kann jedes Getriebe 150A, 150B, 250A, 250B kleiner sein oder weniger Stirnradgetriebeanordnungen 52, 152A, 152B, 252A und 252B (mit entsprechend weniger Teilen) beinhalten und auf Kreis 48 ein gleiches oder größeres Drehmoment liefern als ein Einzelkreis-Antriebssystem. In einem Aspekt kann jedes Getriebe 150A, 150B, 250A, 250B eine Begrenzung des Drehmoments beinhalten, das durch das Getriebe und/oder die Getriebeuntersetzung des Getriebes abgegeben werden kann. In diesem Aspekt kann durch die Einbeziehung von mehr als einem Kreisantriebssystem 140A, 140B, 240A, 240B und den entsprechenden mehr als einem Getriebe 150A, 150B, 250A, 250B bei der Steuerung der Positionierung von Kreis 46 und Schild 16 ein größeres Drehmoment abgegeben werden und/oder eine größere Getriebeuntersetzung stattfinden. Darüber hinaus kann die Position des einen oder der mehreren Kreisantriebssysteme 40, 140A, 140B, 240A, 240B es ermöglichen, zusätzliche oder größere Stützelemente an eine oder mehrere der Zugstange 26, des Kreises 46 und des Schildes 16 relativ zum vorderen Rahmen 12 zu koppeln. Zum Beispiel kann, wie in 6 dargestellt, bei Kreisantriebssystem 240A und 240B, die an einen vorderen Teil des Kreises 46 gekoppelt sind, der Motorgrader 10 einen oder mehrere Querträger 92 beinhalten, die die Zugstangenarme 94A und 94B verbinden, die Zugstange 26 weiter verstärken und die an die Zugstange 26 gekoppelten Komponenten abstützen.
Für Fachleute auf dem Gebiet ist offensichtlich, dass an der offenbarten Maschine verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsformen der Maschine werden für Fachleute auf dem Gebiet unter Berücksichtigung der Spezifikation und einem Praktizieren des Kreisantriebssystems für eine der hierin offenbarten Planiermaschine offensichtlich sein. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele als nur exemplarisch angesehen werden, wobei ein tatsächlicher Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9540787 [0003]

Claims

Planiermaschine (10), umfassend: einen Maschinenkörper (12, 14); ein Planierschild (16), das durch einen Kreis (46) getragen wird; eine Zugstange (26), die das Planierschild (16) und den Kreis (46) mit dem Maschinenkörper (12, 14) verbindet; und ein Kreisantriebssystem (40) mit einem Kreisantriebsmotor (48) und einem Getriebe (50), wobei das Getriebe (50) so konfiguriert ist, dass es in den Kreis (46) eingreift und diesen relativ zur Zugstange (26) um eine Kreisachse (A) dreht, wobei das Getriebe (50) ein erstes Zahnrad beinhaltet, das sich um eine erste Drehachse dreht, die parallel zur Kreisachse (A) verläuft, und wobei das Getriebe (50) ein zweites Zahnrad beinhaltet, das sich um eine zweite Achse dreht, die parallel zur Kreisachse (A) verläuft und von der ersten Drehachse beabstandet ist.
Planiermaschine (10) nach Anspruch 1, wobei das Getriebe (50) mindestens zwei Stirnräder (78, 80) beinhaltet.
Planiermaschine (10) nach Anspruch 2, wobei der Kreisantriebsmotor (48) eine Drehachse beinhaltet, die senkrecht zu der Kreisachse (A) verläuft, und ferner ein Element einer Getriebekupplung (54) beinhaltet, das den Kreisantriebsmotor (48) mit dem Getriebe (50) koppelt.
Planiermaschine (10) nach Anspruch 3, wobei das Element der Getriebekupplung (54) ein Schneckengetriebe (62) ist, das eine Schnecke (62) und ein Schneckenrad beinhaltet.
Planiermaschine (10) nach Anspruch 4, wobei die Schnecke (62) eine Drehachse beinhaltet, die parallel zur Drehachse des Kreisantriebsmotors (48) und senkrecht zur Kreisachse (A) verläuft, und wobei das in Eingriff stehende Zahnrad der Schnecke (62) mindestens ein Stirnrad (78, 80) antreibt.
Planiermaschine (10) nach Anspruch 1, wobei der Kreisantriebsmotor (48) ein erster Kreisantriebsmotor (48) ist und das Getriebe (50) ein erstes Getriebe (50) ist, wobei das Kreisantriebssystem (40) ferner einen zweiten Kreisantriebsmotor (48) und ein zweites Getriebe (50) beinhaltet, wobei das zweite Getriebe (50) so konfiguriert ist, dass es in den Kreis (46) eingreift und diesen relativ zur Zugstange (26) um die Kreisachse (A) dreht, und wobei der zweite Kreisantriebsmotor (48) eine Drehachse beinhaltet, die senkrecht zur Kreisachse (A) verläuft.
Planiermaschine (10) nach Anspruch 1, ferner beinhaltend einen oder mehrere Hubzylinder (28, 30), wobei die Hubzylinder (28, 30) die Zugstange (26) mit dem Maschinenkörper (12, 14) koppeln.
Planiermaschine (10) nach Anspruch 7, wobei die Zugstange (26), der Kreis (46) und das Schild (16) relativ zum Maschinenkörper (12, 14) durch Bewegung des einen oder der mehreren Hubzylinder (28, 30) einstellbar sind, wobei der eine oder die mehreren Hubzylinder (28, 30) eine ausgefahrene Position aufweisen, in der das Schild (16) mit einer Bodenoberfläche in Eingriff steht, wobei der eine oder die mehreren Hubzylinder (28, 30) eine zurückgezogene Position aufweisen, in der das Schild (16) nicht mit der Bodenoberfläche in Eingriff steht, und wobei das Kreisantriebssystem (40) den Maschinenkörper (12, 14) nicht berührt, wenn sich das Schild (16) in der ausgefahrenen oder zurückgezogenen Position befindet.
Planiermaschine (10) nach Anspruch 1, wobei das Planierschild (16) im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn relativ zur Zugstange (26) durch Einwirkung des Kreisantriebssystems (40) auf den Kreis (46) bewegbar ist.
Planiermaschine (10) nach Anspruch 1, wobei der Kreisantriebsmotor (48) ein Hydraulikmotor ist.