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Die Erfindung betrifft einen Mobilkran umfassend einen Oberwagen mit wenigstens einer Lagerstelle zum Anbolzen eines Auslegers.
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Mobilkrane bestehen in der Regel aus einem Unterwagen als Fahrwerk. Auf dem Unterwagen kann ein Oberwagen über eine Drehverbindung um eine Vertikalachse drehbar aufgesetzt sein. Der Kranausleger ist am Oberwagen angelenkt. Ein entscheidendes Kriterium bei der Auslegung von Mobilkran ist das Gesamtgewicht, denn für den Fahrbetrieb im öffentlichen Straßenverkehr müssen gesetzlich geregelte maximale Achslasten eingehalten werden. Bei großen Mobilkranen wird daher oftmals eine Möglichkeit zur Demontage des Auslegers bereitgestellt.
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Eine solche Demontierbarkeit des Auslegers wird jedoch nur auf Kundenwunsch angeboten, denn diese ist mit einem wesentlichen Mehraufwand verbunden. So muss bspw. eine Bolzenzieheinrichtung am Kran installiert werden, um die Bolzen zur Befestigung des Auslegers am Oberwagen zur Montage/Demontage stecken/ziehen zu können. Der üblicherweise hydraulische Antrieb der Bolzenzieheinrichtung erfordert die Verlegung etwaiger Hydraulik- und Steuerleitungen. Auch die Verbolzung des Wippzylinders zum Ausleger muss entsprechend nachgerüstet werden.
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Die Bolzenverbindung zwischen Oberwagen und Ausleger besteht aus zwei beabstandeten Seitenteilen des Oberwagens, zwischen diese ein Verbindungsteil des Auslegers einbringbar ist. Anschliessend wird ein Verbindungsbolzen durch die fluchtenden Bohrungen innerhalb der Seitenteile und des Verbindungsteils gesteckt. Der Abstand der Seitenteile, d.h. deren lichte Breite, ist auf die Breite des Verbindungsteils abgestimmt, um das axiale Spiel des Verbindungsteils, d.h. eine Relativbewegung zwischen Verbindungsteil und Seitenteilen in axialer Richtung des Bolzens soweit wie möglich zu begrenzen. Ein Nachteil besteht jedoch darin, dass mit abnehmenden Spiel die Montage/Demontage des Auslegers erschwert wird.
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Beispielsweise nimmt bei der Demontage des Auslegers ein Hilfskran den Ausleger auf. Anschließend zieht die Bolzenzieheinrichtung die beiden Auslegerbolzen heraus und die Verbindung zum Wippzylinder wird gelöst. Dadurch ist der Ausleger frei und der Hilfskran kann ihn anheben und anschließend auf einer Transportvorrichtung ablegen. Bei der Montage bzw. Demontage des Auslegers mit nur einem Hilfskran kann jedoch das geringe Spiel zwischen Stahlbau des Oberwagens und Ausleger dazu führen, dass sich der Ausleger aufgrund von Toleranzen im Kettengehänge, der Anhängelaschen sowie den Befestigungspunkten am Anlenkstück um die Auslegerlängsachse verdrehen kann. Kommt es zu einer solchen Verdrehbewegung, kann sich der Ausleger innerhalb der Seitenteile der Lagerstellen des Oberwagens verklemmen, was für den gesamten Montagevorgang eine kompliziert zu überwindende Situation darstellen kann.
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Es gilt daher, einen Kompromiss zwischen axialem Spiel und Handhabung während der Montage/Demontage des Auslegers zu finden. Wünschenswert ist jedoch ein Aufbau mit möglichst geringem Spiel, um Relativbewegungen zwischen Ausleger und Oberwagenstruktur zu vermeiden, für den Montagevorgang jedoch das Spiel zu vergrößern, um die dortigen Arbeiten zu vereinfachen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Mobilkran gemäß dem Merkmal des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen des Krans sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die lichte Breite zwischen den Seitenteilen der Lagerstelle des Oberwagens größer dimensioniert wird als die Breite des dort einzusetzenden Verbindungsteils des Auslegers. Dies ist Voraussetzung für ein axiales Spiel zwischen Seitenteilen und eingesetztem Verbindungsteil. Ideal ist bspw. ein axiales Spiel von etwa 5 mm zwischen jeder Seite des Verbindungsteils und dem gegenüberliegenden Seitenteil. In diesem Fall ist die lichte Breite zwischen den Seitenteilen 10mm größer als die Breite des Verbindungsteils. Ein axiales Spiel von mindestens 5mm pro Seite wäre für einen reibungslosen und schnellen Montage- und Demontagevorgang ausreichend. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung unabhängig von der genauen Dimensionierung des Spiels ist. Der Kerngedanke der Erfindung besteht nämlich darin, ein konstruktiv bereitgestelltes axiales Spiel aufgrund der vorbeschriebenen Designvorgabe durch erfindungsgemäße Mittel im Kranbetrieb auszugleichen. Der Einsatz solcher Mittel ist jedoch unabhängig vom tatsächlichen Spiel.
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Um im montierten betriebsbereiten Zustand des Krans das strukturbedingte axiale Spiel auszugleichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, als Verbindungsbolzen einen Stufenbolzen einzusetzen. Ein solcher Stufenbolzen zeichnet sich durch eine stufenartige Durchmesseränderung aus, wodurch der Stufenbolzen eine Stufe, nachfolgend auch als Schulter bezeichnet, ausbildet. Die ausgebildete Schulter dient im gesteckten Zustand des Stufenbolzens als axialer Anschlag für das Verbindungsteil, um das Axialspiel zwischen Seitenteil und Verbindungsteil zu begrenzen.
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Dabei ragt die Schulter zumindest teilweise in den Raum zwischen den Seitenteilen hinein, d.h. in den verbleibenden Freiraum zwischen Verbindungsteil und gegenüberliegendem Seitenteil. Der Bohrungsdurchmesser des Verbindungsteils ist kleiner dimensioniert als der Durchmesser der Schulter. Auf diese Weise bietet sich zwischen Verbindungsteil und Seitenteil bei gezogenem Verbindungsbolzen ein ausreichendes Spiel für eine reibungslose Montage/Demontage. Nach dem Stecken des Verbindungsbolzens wird dieses Spiel durch die Schulter begrenzt, so dass im Kranbetrieb keine bzw. nur eine deutlich reduzierte Relativbewegung zwischen Verbindungsteil und Seitenteilen in Axialrichtung des Verbindungsbolzens möglich ist.
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Üblicherweise wird der Bolzen zur Anbindung des Auslegers am Oberwagen in Richtung der Auslegerwippachse gesteckt. Bevorzugt werden zur Auslegermontage wenigstens zwei Bolzenverbindungen separat gesteckt, wobei idealerweise die wenigstens zwei Bolzen beide als Stufenbolzen ausgeführt sind. Die Stufenbolzen sind in Richtung zur Wippachse steckbar, wobei die Schulter jeder Bolzenverbindung in diesem Fall vorzugsweise zwischen dem außen liegenden Seitenteil und dem Verbindungsteil liegt.
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Das Verbindungsteil des Auslegers umfasst eine Bohrung zur Aufnahme des Stufenbolzens. Bevorzugt ist in die Bohrung eine Buchse passgenau eingesetzt. Der Durchmesser der ausgeprägten Schulter des Stufenbolzens ist größer dimensioniert als der Durchmesser der Buchse, so dass die außenliegende Stirnseite der Buchse gegen die gegenüberliegende Schulter des gesteckten Stufenbolzens anschlägt und dadurch eine Bewegung des Auslegers zum Oberwagen in Axialrichtung verhindert wird.
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Für die automatische Betätigung der einen oder mehreren Stufenbolzen ist jeweils wenigstens eine Bolzenzieheinrichtung vorgesehen, die üblicherweise als hydraulische Vorrichtung ausgestaltet ist. Vorstellbar ist es in diesem Zusammenhang, dass der Stufenbolzen hohl ausgestaltet ist und somit selbst als Zylinder für den hydraulischen Antrieb der Bolzenzieheinrichtung dient. Der notwendige Stellkolben ist feststehend am Oberwagen fixiert und ragt in den Hohlraum des Stufenbolzens hinein. Durch Druckbeaufschlagung des Hohlraums des Stufenbolzens kann dieser betätigt und in Linearrichtung auf dem feststehenden Stellkolben bewegt werden. Ein Abschluss der offenen Bolzenseite mit integraler Stangendurchführung sorgt für den druckdichten Verschluss des hohlen Stufenbolzens.
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Da der Bohrungsdurchmesser der Seitenteile, zumindest der des aussen liegenden Seitenteils, auf den Schulterdurchmesser abgestimmt ist, der Bolzendurchmesser aufgrund der Stufe aber über den möglichen Verschiebeweg beim Stecken/Ziehen des Bolzens variiert, muss für eine zusätzliche Führung des Stufenbolzens über den gesamten Verschiebeweg gesorgt werden, um dessen Eigengewicht zu stützen. Ein möglicher Ansatz sieht ein oder mehrere Führungsstangen vor, die parallel zum Stufenbolzen angeordnet sind. Die Führungsstangen können mit einem Ende an der Oberwagenstruktur, insbesondere am Seitenteil fixiert sein, wodurch etwaige durch den Bolzen in die Führungsstangen eingeleitete Kräfte auf direktem Weg in die Oberwagenstruktur eingeleitet werden können. Der Stufenbolzen weist entsprechende Gleitflächen auf, die bei der Bolzenbetätigung entlang der Führungsstangen entlang gleiten.
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Denkbar ist das Vorsehen von insgesamt vier oder mehr Führungsstangen, die um den Umfang des Stufenbolzens symmetrisch angeordnet sind. Die Führungsstangen können endseitig, d.h. an ihrem freien Ende mittels einer Verbindungsplatte verbunden sein. Auch das freie Stangenende des Stellkolbens kann an dieser Verbindungsplatte angreifen.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung des Verbindungsbolzens mit wenigstens einer Schulter als Anschlagfläche führt gegebenenfalls dazu, dass der Stufenbolzen zusätzlich in Axialrichtung wirkende Kräfte aufnehmen muss. Derartige Axialkräfte werden durch die Drehbewegung des Oberwagens hervorgerufen, insbesondere beim Beschleunigen oder Abbremsen des Oberwagens. Da der Stufenbolzen die in Axialrichtung einwirkenden Kräfte an die Bolzenzieheinrichtung weitergeben würde, diese aber unter Umständen nicht für derartige Kräfte ausgelegt ist, muss diese entweder größer dimensioniert werden oder alternativ eine zusätzliche Kraftbegrenzungseinrichtung vorgesehen werden. Letztere könnte durch eine oder mehrere zusätzliche Verriegelungsmittel bereitgestellt werden, die eine Linearbewegung des Bolzens während des Kranbetriebs blockieren. Derartige Verriegelungsmittel stehen unmittelbar mit der Oberwagenstruktur in Verbindung, um eine direkte Kraftübertragung sicherzustellen. Gemäß einer Ausführungsvariante können die Verriegelungsmittel als Verriegelungsbolzen ausgebildet sein, die quer zur Axialachse des Bolzens verlaufen. Denkbar ist es, die Verriegelungsbolzen über ein oder mehrere Kraftleitbleche an der Oberwagenstruktur zu befestigen. Gleichzeitig werden die Verriegelungsbolzen mit entsprechenden Gegenverbindungsmitteln mittelbar oder unmittelbar am Stufenbolzen befestigt, so dass dieser im Ergebnis festgelegt wird und die einwirkenden Axialkräfte über die Verriegelungsbolzen in die Oberwagenstruktur eingeleitet werden können. Die Verbindung der Verriegelungsbolzen mit den Kraftleitblechen und/oder Gegenverbindungsmitteln ist lösbar ausgeführt, um die Verrieglung zum Ziehen des Stufenbolzens aufheben zu können..
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Vorstellbar ist es, dass solche Verriegelungsbolzen endseitig mit geeigneten Kraftleitblechen unmittelbar an der Oberflächenstruktur montiertbar sind, insbesondere unter Ausbildung eines Formschlusses, wodurch eine direkte Ableitung der auftretenden Axialkräfte in die Oberwagenstruktur möglich ist. Die Gegenverbindungselemente können Entlastungsbleche sein, die am Stufenbolzen fixiert sind. Auch hier kann die Verbindung zwischen Entlastungsblechen und Verriegelungsbolzen per Formschluss erfolgen.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 bis 3: unterschiedliche perspektivische Schnittdarstellungen der neuartigen Bolzenverbindung zwischen Ausleger und Oberwagen mit eingesetztem Stufenbolzen,
- 4 eine perspektivische Seitenansicht der Bolzenzieheinrichtung und
- 5 eine perspektivische Seitenansicht eines Mobilkrans, dessen Ausleger über die erfindungsgemäße Bolzenverbindung mit der Oberwagenstruktur verbunden ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung soll die Montage und Demontage eines Auslegers am Oberwagen eines Mobilkrans vereinfacht werden. 5 zeigt einen Detailausschnitt eines solchen Mobilkrans bestehend aus einem Unterwagen 2 mit Fahrwerk, auf diesem ein Oberwagen 3 drehbar um eine Vertikalachse aufgesetzt ist. Am Oberwagen 3 ist ein Hauptausleger 4 um eine Horizontalachse wippbar angelenkt, insbesondere verbolzt. Für die Verbolzung werden zwei Verbolzstellen 5 mit erfindungsgemäßen Verbindungsbolzen 50 benötigt, die in Richtung der Wippachse des Auslegers 4 von aussen gesteckt werden.
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Details der erfindungsgemäßen Verbolzstellen 5 sollen nachfolgend anhand der in den 1 bis 4 gezeigten Detailansichten diskutiert werden. Die Verbolzstelle 5 zwischen Ausleger 4 und Oberwagen 3 wird im Wesentlichen durch zwei parallele Seitenwände 31a, 31b des Oberwagens 3 gebildet, die mit einer lichten Breite zueinander beabstandet sind, um Platz zur Einbringen eines Verbindungsteils 4a des Auslegers 4 zu bieten. Beide Seitenwände 31a, 31b als auch das Verbindungsteil 4a des Auslegers 4 sind mit Bohrungen 4b zur Aufnahme eines Verbindungsbolzens 50 ausgestattet. In die Bohrung 4b des Verbindungsteils 4a ist zusätzlich eine Auslegerbuchse 7 eingebracht.
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Um die Montage/Demontage des Auslegers 4 zu vereinfachen, ist die Breite des Auslegers 4, die sich über den äußeren Abstand der Stirnseiten der Auslegerbuchsen 7 definiert, kleiner gehalten ist, als die lichte Breite des Stahlbaus im Oberwagen 3, d.h. zwischen den Seitenteilen 31b auf der linken und rechten Seite. Das so erreichte axiale Spiel des Verbindungsteiles 4a und der jeweiligen Seitenwand 31b auf der linken und rechten Seite soll jeweils im Bereich von 5 mm liegen. Dies wäre für eine wesentlich schnellere Montage und Demontage des Auslegers 4 ausreichend.
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Der eingesetzte Verbindungsbolzen 50 ist als Stufenbolzen 50 ausgeführt, der als wesentliches Merkmal eine Schulter 51 mit größerem Durchmesser aufweist. Die Schulter 51 ragt im montierten Zustand (s. 2) geringfügig aus der Bohrung 31c der rechten Seitenwand 31b in den lichten Raum zwischen den Seitenwänden 31a, 31b hinein. Zusätzlich ragt die Schulter 51 im gesteckten Bolzenzustand auch auf der gegenüberliegenden Seite der Seitenwand 31b nach aussen heraus. Der in die lichte Breite zwischen den Seitenteilen 31a, 31b hineinragende Teil der Schulter 51 bildet einen Anschlag für die Stirnseite der Auslegerbuchse 7, so dass letztendlich das axiale Spiel des Auslegers innerhalb der beiden Seitenteile 31a, 31b begrenzt wird. Hierbei ist die geometrische Auslegung der Schulter 51 wesentlich. Sie ist groß genug zu wählen, damit sie die axiale Kraft von der Stirnseite der Auslegerbuchse 7 aufnehmen kann. Zu betrachten ist hierbei die Flächenpressung, die schadlos zu übertragen ist.
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Die Ausführung ist für beide Verbolzstellen gemäß 5 spiegelverkehrt, jedoch ansonsten identisch. Bei der Demontage entfernt sich die Schulter 51 mit dem Stufenbolzen 50 von der Auslegerbuchse 7 weg und das verfügbare Spiel nimmt zu. Der Ausleger 4 ist leicht vom Hilfskran entnehmbar. Ebenso ist die Montage aufgrund des nun vorhandenen axialen Spiels einfacher möglich.
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Bei der Dimensionierung des Stufenbolzens als auch der Lagerstellen innerhalb der Seitenwände 31a, 31b ist die statistische Kerbe im Bolzen 50 zu beachten, die aufgrund der Durchmesservariation vorliegt. Die Auslegerbuchse 7 leitet eine senkrechte (radial zur Lagerstelle) Kraft in den Lagerbereich (Seitenwände 31a, 31b) des Stufenbolzens 50 ein. Eines der beiden Widerlager des Stufenbolzen 50, hier die äussere Seitenwand 31b weist einen größeren Bohrungsdurchmesser für die Bolzendurchführung auf, da in diesem Bereich die Schulter 51 des Stufenbolzens 50 zu lagern ist. Somit befindet sich im stark belasteten Bereich des Stufenbolzens 50 die Querschnittsänderung. Diese Belastung muss der Stufenbolzen 50 nicht nur schadfrei und dauerhaft ertragen können, sondern diese Fähigkeit ist auch mit den notwendigen Sicherheitsaufschlägen rechnerisch nachzuweisen.
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Zusätzlich zur radialen Kraft kann im Kranbetrieb eine axiale Kraft, d.h. in axialer Richtung des Bolzens 50 entstehen. Diese Kraft wird hauptsächlich verursacht durch Anfahren bzw. Abbremsen im Drehwerksbetrieb. Hier muss die Last seitlich beschleunigt werden, wodurch in der Bolzenverbindung 5 des Auslegers 4 seitliche Kräfte entstehen. Diese axiale Kraft ist bei der erfindungsgemäßen Lösung überwiegend von der Schulter 51 aufzunehmen, wobei der Stufenbolzen 50 die Kraft an eine aussen an der Oberwagenstruktur 3 montierte Bolzenzieheinrichtung 10 weitergeben würde.
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Die Bolzenzieheinrichtung 10 ist hydraulisch betätigbar, wobei der hohle Stufenbolzen 50 die Zylinderkammer 50a bildet. Ein Stellkolben 57 liegt innerhalb der Kammer 50a, diese mittels der Abschlussplatte 58 druckdicht verschlossen ist. Die Stange des Stellkolbens 57 ist über eine Stangendurchführung der Abschlussplatte 58 nach aussen durchgeführt.
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Der Aufbau der inneren, hydraulischen Komponenten der Bolzenzieheinrichtung 10 kann jedoch nicht so stark ausgeführt werden, dass diese die von der Schulter 51 zu tragenden axialen Kraft im Kranbetrieb aufnehmen könnte. Aus diesem Grund muss die Bolzenzieheinrichtung 10 im Kranbetrieb vor der axialen Kraft geschützt sein. Erreicht wird dies durch eine Riegelvorrichtung 101 (1 und 4). Diese umfasst die beiden Kraftleitbleche 311, 312, die oberhalb und unterhalb des Verschiebewegs des Stufenbolzens an der Oberwagenstruktur 3 befestigt sind. Jedes dieser Kraftleitbleche 311, 312 sieht zwei Durchführungen vor, durch diese Riegelbolzen 313, 314 steckbar sind, und zwar derart, dass diese parallel zueinander in Vertikalrichtung verlaufen. Als Gegenverbindungselemente sind an der Anschlussplatte 58 oder direkt am Stufenbolzen 50 Entlastungsbleche 52, 53 vorgesehen, die ebenfalls Durchführungen zur Aufnahme der Riegelbolzen 313, 314 aufweisen. Sind die Riegelbolzen 313, 314 durch die Durchführungen in den Kraftleitblechen 311, 312 bzw. den Entlastungsblechen 52, 53 gesteckt, ist der Stufenbolzen 50 festgelegt, wie dies bspw. in 4 gezeigt ist. Die auf den Stufenbolzen 50 einwirkenden Axialkräfte werden damit über die Riegelbolzen 313, 314 und die Kraftleitbleche 313, 314 direkt in die Oberwagenstruktur 3 eingeleitet und die Bolzenzieheinrichtung 10 dadurch effektiv geschützt.
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Das obere, über das obere Kraftleitblech 311 überstehende Ende der Riegelbolzen 313, 314 weist eine Öse auf, durch diese ein Sicherungsbolzen 315 steckbar ist.
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Bei Nichtgebrauch, d.h. wenn der Stufenbolzen 50 gezogen werden soll, wird der Sicherungsbolzen 315 entfernt und die Riegelbolzen 313, 314 können nach oben aus den Blechen 311, 312, 52, 53 herausgezogen werden. Mittels des Halters 316 können die Riegelbolzen 313, 314 am Oberwagen 3 verstaut werden.
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Durch die stufenartige Ausführung des Stufenbolzens 50 variiert zudem dessen Durchmesser in Verschieberichtung. Der Bohrungsdurchmesser des äusseren Seitenteils 31b des Oberwagens 3 ist auf den Durchmesser der Schulter 51 abgestimmt. Wird der Stufenbolzen 50 durch die Bolzenzieheinrichtung 10 gezogen, so befindet sich der durchmesserreduzierte Teil des Stufenbolzens 50 in der Bohrung 31c des Seitenteils 31b und eine ausreichende Lagerung ist nicht mehr gewährleistet (s. 3). Die durch sein Eigengewicht verursachten Kräfte und Momente müssen in dieser Stellung durch zusätzliche Führungsmittel aufgenommen werden. Dazu sind insgesamt vier Führungsstangen 102-105 um die Bohrung des Seitenteils 31b angeordnet, die sich in Verschieberichtung des Bolzens nach aussen erstrecken. Die freien Enden der Führungsstangen 102-105 sind über eine Endplatte 59 miteinander verbunden. Das gegenüberliegende Ende der Führungsstangen 102-105 ist mit dem Seitenteil verbunden. Die Abschlussplatte 58 des Stufenbolzes 50 ist durch Gleitflächen entlang der jeweiligen Führungsstangen 102-105 geführt.
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An der Endplatte 59 ist zudem das freie Ende der Kolbenstange 57 montiert, Anschlussstellung zur Hydraulikversorgung der Bolzenzieheinrichtung sind dort ebenso untergebracht.
