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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehvorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Ein Arbeitsfahrzeug wie beispielsweise ein Hydraulikbagger hat eine obere Dreheinheit mit einem Arbeitsgerät oder dergleichen und eine untere Fahreinheit mit Raupen. Bei einem Hydraulikbagger ist das Arbeitsgerät durch einen Ausleger, einen Arm, einen Löffel oder dergleichen gebildet.
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Für eine Drehung der oberen Dreheinheit relativ zu der unteren Fahreinheit umfasst eine Drehvorrichtung einen Schwenkmotor, einen Schwenkmechanismus und ein Ausgangsritzel. Die untere Fahreinheit ist mit einem Schwenkkreis versehen. Der Schwenkmechanismus umfasst eine Bremseinheit, eine Verzögerungseinheit zum Verzögern der Drehantriebskraft von dem Schwenkmotor oder dergleichen und das Ausgangsritzel, das an der Unterseite des Schwenkmechanismus angeordnet ist und mit Zähnen kämmt, die an der Innenseite oder Außenseite des Schwenkkreises vorgesehen sind. Die Drehantriebskraft des Schwenkmotors wird auf das Ausgangsritzel übertragen, und der Schwenkmechanismus dreht sich an der Innenseite oder an der Außenseite des Schwenkkreises, wodurch sich die obere Dreheinheit hinsichtlich der unteren Fahreinheit dreht.
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Hier ist in dem Schwenkmechanismus eine Bremseinheit vorgesehen, die die Drehung stoppt. Eine solche Bremseinheit ist zum Beispiel in Patentliteratur 1 beschrieben.
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11 zeigt die Innenkonstruktion rund um die in Patentliteratur 1 beschriebene Bremseinheit des Schwenkmechanismus. In Patentliteratur 1 ist als Bremseinheit eine mechanische Bremse 1000 vorgesehen. Diese mechanische Bremse 1000 bremst die Drehung einer Antriebswelle 1001. Die mechanische Bremse 1000 ist derart konfiguriert, dass die mit der Antriebswelle 1001 verbundene Bremsscheibe 1002 durch einen Bremskolben 1004, dessen Auf- und Abbewegung über Bremskissen 1003 gesteuert wird, festgeklemmt und gehalten und diese Klemmwirkung aufgehoben werden kann.
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Ein Federelement 1005, das an einem oberen Teil eines Bremskolbens 1004 vorgesehen ist, übt auf den Bremskolben 1004 eine nach unten wirkende Vorspannkraft aus. Das Federelement 1005 ist in einer konkaven Komponente 1006a angeordnet, die in einem Gehäuse 1006 gebildet ist, das an dem oberen Teil des Bremskolbens 1004 vorgesehen ist. Die durch das Federelement 1005 bereitgestellte nach unten wirkende Vorspannkraft bewirkt, dass der Kolben 1004 eine Bremsscheibe 1002 mit Druck beaufschlagt und hält, wodurch der Zustand einer betätigten Bremse herbeigeführt wird. Die Gleitbewegung des Kolbens 1004 nach oben und nach unten wird gesteuert, indem ein Hydraulikfluid in eine Hydraulikkammer 1007 geleitet und aus der Hydraulikkammer 1007 abgeleitet wird. Wenn das Hydraulikfluid in die Hydraulikkammer 1007 geleitet wird, drückt der Bremskolben 1004 im Zuge seiner Aufwärtsbewegung das Federelement 105 zusammen. Dadurch wird der Klemmzustand der Bremsscheibe 1002 durch den Bremskolben 1004 aufgehoben, wodurch der Bremszustand aufgehoben wird.
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DOKUMENTLISTE
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung 2008-232270
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ÜBERSICHT
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
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Bei der vorstehend beschriebenen bekannten Drehvorrichtung haben sich die folgenden Probleme ergeben.
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Bei einer Drehvorrichtung, die mit einer Bremseinheit wie vorstehend beschrieben ausgestattet ist, wird eine Vergrößerung der üblichen Länge des Federelements 1005 im Hinblick auf eine Vergrößerung des Hubs des Federelements bevorzugt, um ein Knicken des Federelements zu verhindern und um die Druckkraft des Federelements zu erhöhen. Eine Möglichkeit, die normale Länge des Federelements 1005 zu vergrößern, ist die Vergrößerung der Gesamthöhe der Drehvorrichtung. Dabei ist eine Drehvorrichtung naturgemäß eine relative hohe Vorrichtung, bei der die Antriebseinheit, die Bremseinheit, die Verzögerungseinheit und die Ausgabeeinheit in der vertikalen Richtung verbunden sind. Eine Überhöhung der Drehvorrichtung kann jedoch ein Problem bereiten, wenn sie aus der oberen Dreheinheit hervorsteht und sich auf der oberen Dreheinheit, auf der die Vorrichtung angeordnet ist, ein Laufsteg für den Fahrzeugführer und andere Personen befindet.
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Angesichts der Probleme bei bekannten Drehvorrichtungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drehvorrichtung anzugeben, die mit einer Bremseinheit ausgestattet ist, deren Leistung durch die Sicherstellung eines langen Hubs des Federelements verbessert wird.
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MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
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Die Drehvorrichtung eines Arbeitsfahrzeugs gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Antriebseinheit, eine Bremseinheit, eine Verzögerungseinheit und eine Ausgabeeinheit. Die Bremseinheit ist unter der Antriebseinheit angeordnet. Die Verzögerungseinheit ist unter der Bremseinheit angeordnet. Die Ausgabeeinheit ist unter der Verzögerungseinheit angeordnet. Die Bremseinheit umfasst einen Bremshauptkörper, ein Gehäuse, einen Kolben und ein Federelement. Der Bremshauptkörper stoppt die Drehung. Das Gehäuse hat eine erste Fläche und ein in der ersten Fläche gebildetes erstes konkaves Bauteil. Der Kolben hat eine der ersten Fläche gegenüberliegende zweite Fläche und ein in der zweiten Fläche gebildetes zweites konkaves Bauteil ist zwischen dem Bremshauptkörper und dem Gehäuse angeordnet und kann sich hinsichtlich des Gehäuses bewegen, um so den Bremshauptkörper zu betätigen. Die beiden Enden des Federelements sind in dem ersten und in dem zweiten konkaven Bauteil gehalten, und dieses Federelement spannt den Kolben in Richtung auf die Seite des Bremshauptkörpers vor, um den Bremshauptkörper zu betätigen. Das erste konkave Bauteil und das zweite konkave Bauteil haben eine zylindrische Form, und der Innendurchmesser des ersten konkaven Bauteils ist größer als der Innendurchmesser des zweiten konkaven Bauteils.
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Hier ist das erste konkave Bauteil in dem Gehäuse und das zweite konkave Bauteil in dem Kolben gebildet. Die beiden Enden des Federelements sind in dem ersten konkaven Bauteil und in dem zweiten konkaven Bauteil gehalten. Dieses Federelement spannt den Kolben vor und betätigt den Bremshauptkörper mit dem Ergebnis, dass die Drehung gestoppt wird.
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Wenn im Gegensatz zu der bekannten Konfiguration, bei der lediglich in dem Kolben ein konkaves Bauteil vorgesehen ist, ein konkaves Bauteil sowohl in dem Gehäuse als auch in dem Kolben gebildet ist, kann die übliche Länge des Federelements vergrößert und der Hub verlängert werden, ohne hierfür die Höhe der Drehvorrichtung zu vergrößern. Dadurch wird vermieden, dass das Federelement knickt, und die Druckkraft des Kolbens wird erhöht.
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Da es nicht notwendig ist, die Höhe der Drehvorrichtung selbst zu vergrößern, erübrigt sich auch eine Änderung der Höhe des Laufstegs, der bei Draufsicht die Drehvorrichtung teilweise überdeckt, oder eine Änderung der Verlegung von Rohren. Der Hub des Federelements kann somit ohne weiteres verlängert werden.
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Auch ist der Innendurchmesser des in dem Gehäuse gebildeten ersten konkaven Bauteils vorliegend größer als der Innendurchmesser des in dem Kolben gebildeten zweiten konkaven Bauteils.
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Bei der Herstellung der Bremseinheit wird das Federelement in dem zweiten konkaven Bauteil des Kolbens in Anordnung gebracht, woraufhin das Gehäuse von oberhalb der Kolbens derart angebracht wird, dass sich das Federelement in das erste konkave Bauteil einfügt. Wenn der Innendurchmesser des ersten konkaven Bauteils größer als der Innendurchmesser des zweiten konkaven Bauteil bemessen ist, fügt sich das Federelement leichter in das erste konkave Bauteil ein, und es ist einfacher, das Gehäuse von oberhalb des Kolbens anzubringen.
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Bei der Drehvorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst die Bremseinheit ein Positionierelement. Das Positionierelement ist von dem Kolben entlang des Gehäuses angeordnet und fixiert die Position des Kolbens hinsichtlich des Gehäuses in einer zur Bewegungsrichtung des Kolbens senkrechten Richtung.
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Hier wird durch das vorgesehene Positionierelement die Position des Kolbens relativ zu dem Gehäuse in einer zur Bewegungsrichtung des Kolbens senkrechten Richtung festgelegt. Deshalb kann eine Kraft, die gegebenenfalls erzeugt wird und die zum Beispiel während der Bewegung des Kolbens eine Positionsverschiebung zu dem Gehäuse in einer zur Bewegungsrichtung des Kolbens senkrechten Richtung verursachen könnte, durch das Positionierelement aufgenommen werden. Die Ausübung einer zu hohen Kraft auf das Federelement wird dadurch verhindert.
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Bei der Drehvorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung umfasst die Bremseinheit einen Hydraulikzylinder. Das Gehäuse ist ein ringförmiges Element, und um diese Ringform ist eine Vielzahl von ersten konkaven Bauteilen gebildet. Der Kolben ist ein ringförmiges Element, und um diese Ringform ist eine Vielzahl von zweiten konkaven Bauteilen gebildet. Der Hydraulikzylinder ist an der Außenseite des Kolbens angeordnet und bewegt den Kolben gegen die durch das Federelement erzeugte Vorspannkraft. Das Federelement ist jeweils für das erste konkave Bauteil und das zweite konkave Bauteil, die einander gegenüberliegen, vorgesehen. Der Bremshauptkörper hat Bremsplatten und Bremsscheiben, die abwechselnd angeordnet sind. In einem ersten Zustand, in dem der Bremshauptkörper betätigt ist, beaufschlagt der Kolben die Bremsplatten und die Bremsscheiben mit Druck, und die Bremsscheiben werden durch die Bremsplatten unter Druck gesetzt. In einem zweiten Zustand, in dem der Bremshauptkörper nicht betätigt ist, wird der durch die Bewegung des Kolbens, die durch den Hydraulikzylinder bewirkt wird, auf die Bremsplatten und die Bremsscheiben ausgeübte Druck aufgehoben, und es wird der Druck der Bremsplatten auf die Bremsscheiben aufgehoben.
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Hier ist in dem Gehäuse, das ein ringförmiges Element ist, und in dem Kolben, der ebenfalls ein ringförmiges Element ist, jeweils eine Vielzahl von konkaven Bauteilen gebildet. Ein Federelement ist in der jeweiligen Vielzahl von ersten konkaven Bauteilen und zweiten konkaven Bauteilen angeordnet. Eine Vielzahl von Gruppen von Bremsscheiben und Bremsplatten ist vorgesehen, wobei die jeweilige Vielzahl von Bremsscheiben und Bremsplatten durch den Kolben, der durch die Vielzahl von Federelementen vorgespannt wird, mit Druck beaufschlagt wird.
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Bei dieser Konfiguration, die eine Vielzahl von Federelementen, Bremsscheiben und Bremsplatten umfasst, lässt sich die Drehung auch bei einem großen Arbeitsfahrzeug wie beispielsweise einem Hydraulikbagger, der dafür eine relativ hohe Kraft benötigt, zuverlässig stoppen.
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Durch vorliegende Erfindung wird eine Drehvorrichtung mit einer Bremseinheit bereitgestellt, die ohne eine Vergrößerung der Gesamthöhe der Vorrichtung einen langen Hub der Federelemente sicherstellen kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Seitenansicht eines Hydraulikbaggers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Aufsicht des Hydraulikbaggers in 1;
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3 ist eine Aufsicht der Hauptbauteile des Hydraulikbaggers in 2;
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4 ist eine Seitenansicht der Drehvorrichtung für den Hydraulikbagger in 1;
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5 zeigt die Innenkonfiguration des Schwenkmechanismus der Drehvorrichtung in 4;
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6 ist eine Schrägansicht des Bereichs rund um den oberen Abschnitt der Drehvorrichtung in 4;
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7 ist eine Detailansicht der Innenkonfiguration des Schwenkmechanismus in 5;
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8 ist eine auseinandergezogene Schrägansicht des Hydraulikzylinders, Kolbens und Gehäuses des Schwenkmechanismus in 5 bei Betrachtung von oben;
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9 ist eine auseinandergezogene Schrägansicht des Hydraulikzylinders, Kolbens und Gehäuses des Schwenkmechanismus in 5 bei Betrachtung von unten;
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10 ist eine Detailansicht der Konfiguration in der Nähe der Federelemente des Schwenkmechanismus in 5; und
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11 ist eine Detailansicht der Innenkonfiguration der Bremseinheit in einem bekannten Schwenkmechanismus.
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DETAILBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Drehvorrichtung eines Arbeitsfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 erläutert.
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1 ist eine Seitenansicht des Hydraulikbaggers in dieser Ausführungsform. 2 ist eine Teilaufsicht des Hydraulikbaggers in dieser Ausführungsform, ohne Arbeitsgerät.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein Hydraulikbagger 1, der ein Beispiel eines Arbeitsfahrzeugs ist, eine untere Fahreinheit 2 mit Raupen 20, die in Fahrtrichtung an dem linken und an dem rechten Ende vorgesehen sind, und eine obere Dreheinheit 3, die auf einem oberen Endbereich der unteren Fahreinheit 2 angeordnet ist. Die obere Dreheinheit 3 ist mit einem Arbeitsgerät 30, einer Fahrerkabine 31, einem Antriebsmaschinenraum 32, einem Gegengewicht 33 usw. versehen. Das Arbeitsgerät 30 hat einen Ausleger 301, der in dem mittleren Bereich gekrümmt ist, einen Arm 302, der an dem distalen Ende des Auslegers 301 befestigt ist, und einen Löffel 303, der an dem distalen Ende des Arms 302 befestigt ist. Wie in 2 gezeigt ist, sind Arbeitsgerät-Stützwellen 34 zum Anbringen des Arbeitsgeräts 30 vorgesehen.
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Wie 2 zeigt, ist an der oberen Dreheinheit 3 eine Drehvorrichtung 10 vorgesehen, um eine Drehung der oberen Dreheinheit 3 relativ zur unteren Fahreinheit 2 zu ermöglichen. Um die obere Dreheinheit 3 ist ein Laufsteg 4 vorgesehen. Der Laufsteg 4 ist derart angeordnet, dass die verschiedenen Bereiche des Hydraulikbaggers 1 zu Wartungszwecken oder dergleichen für das Servicepersonal sicher zugänglich sind.
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Konstruktion der Drehvorrichtung 10
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3 ist eine Detailaufsicht von 2. 4 ist eine Seitenansicht der Drehvorrichtung 10 in dieser Ausführungsform 1. Wie die 3 und 4 zeigen, umfasst die Drehvorrichtung 10 der oberen Dreheinheit 3 eine Antriebseinheit 11, die auf deren oberem Bereich vorgesehen ist, einen Schwenkmechanismus 12, der an der Unterseite der Antriebseinheit 11 vorgesehen ist, und ein Ausgangsritzel 13 (ein Beispiel einer Ausgabeeinheit), das an der Unterseite des Schwenkmechanismus 12 vorgesehen ist, um die von der Antriebseinheit 11 eingeleitete Antriebskraft abzugeben. Die Antriebseinheit 11 umfasst einen Schwenkmotor (der ein Hydraulikmotor ist), ein Steuerventil zum Steuern des Hydraulikmotors usw.
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Ein Schwenkkreis 21, der rund um seine Peripherie mit Zähnen versehen ist, ist an der unteren Fahreinheit 2 vorgesehen, und das Ausgangsritzel 13 kämmt mit dem Schwenkkreis 21. Die Drehung des Schwenkmotors wird durch eine Verzögerungseinheit verzögert, die in dem Schwenkmechanismus 12 angeordnet ist, und wird dann auf das Ausgangritzel 13 übertragen, wodurch die Drehung des Ausgangsritzels 13 bewirkt wird. Durch diese Drehung dreht sich die Drehvorrichtung 10 um die Außenseite des Schwenkkreises 21, und die obere Dreheinheit 3, an der die Drehvorrichtung 10 befestigt ist, dreht sich hinsichtlich der unteren Fahreinheit 2.
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5 ist ein Querschnitt der Hauptbauteile der Drehvorrichtung 10 und insbesondere ein Querschnitt der Hauptbauteile des Schwenkmechanismus 12 und des Ausgangsritzels 13.
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Wie 5 zeigt, sind eine Wellenverbindungseinheit 14, eine Bremseinheit 15 und eine der Verzögerungseinheit 16 von oben nach unten durchgehend an dem Schwenkmechanismus 12 vorgesehen.
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Die Wellenverbindungseinheit 14 verbindet den in der Antriebseinheit 11 angeordneten Schwenkmotor mechanisch mit einer Antriebswelle 17 des Schwenkmechanismus 12. Die Bremseinheit 15 bremst die Drehung der Antriebswelle 17. Die Verzögerungseinheit 16 verzögert die Drehung der Antriebswelle 17 mit einem internen Verzögerungsmechanismus, dessen Produkt an das Ausgangsritzel 13 abgegeben wird.
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Bei einem Beispiel der Drehvorrichtung 10 sind die Antriebseinheit 11 (einschließlich eines Steuerventils und eines Schwenkmotors), der Schwenkmechanismus 12 (einschließlich der Wellenverbindungseinheit 14, der Bremseinheit 15 und der Verzögerungseinheit 16) und das Ausgangsritze 13 (ein Beispiel einer Ausgabeeinheit) in der vertikalen Richtung von oben nach unten durchgehend angeordnet, so dass die Drehvorrichtung 10 höher als breit ist.
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Positionsverhältnis zwischen Drehvorrichtung 10 und Laufsteg 4
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Der Laufsteg 4 ist an der oberen Dreheinheit 3 vorgesehen, wie in 2 dargestellt. 6 ist eine Schrägansicht des Bereichs in der Nähe der Oberseite der Drehvorrichtung 10 des Hydraulikbaggers 1. Wie in den 3, 5 und 6 dargestellt ist, ist der Laufsteg 4 derart angeordnet, dass dieser durch die Oberseite des Schwenkmechanismus 12 verläuft, so dass an der Drehvorrichtung 10 Wartungsarbeiten durchgeführt werden können. Insbesondere ist ein Teil des Laufstegs 4 derart vorgesehen, dass dieser bei Draufsicht die Drehvorrichtung 10 und insbesondere den Schwenkmechanismus 12 teilweise überlappt. Wie die 3 und 5 zeigen, ist der Schwenkmechanismus 12 zylinderförmig, und die Antriebseinheit 11 ist in dem zentralen Bereich der Oberseite des Schwenkmechanismus 12 angeordnet. Der Laufsteg 4 liegt im Wesentlichen auf einer Höhe mit der Antriebseinheit 11 und ist derart angeordnet, dass durch die Oberseite des Schwenkmechanismus 12 verläuft.
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Eine Vielzahl von Rohren 60 ist in der Nähe der Drehvorrichtung 10 vorgesehen, und diese Rohre 60 sind derart geführt, dass sie während des Betriebs des Hydraulikbaggers 1 nicht den Ausleger 301 stören.
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Bremseinheit 15
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Nachstehend wird die Bremseinheit 15 im Detail erläutert. 7 ist ein Detailquerschnitt zur Darstellung des Bereichs in der Nähe der Bremseinheit der Drehvorrichtung 10.
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Die Bremseinheit 15 umfasst einen Bremshauptkörper 50, der rund um die Peripherie der Antriebswelle 17 angeordnet ist, einen Kolben 51, der im oberen Bereich des Bremshauptkörpers 50 vorgesehen ist, einen Hydraulikzylinder 52, der den Kolben 51 betätigt, ein Gehäuse 53, das an der Oberseite des Kolbens 51 vorgesehen ist, und Federelemente 54, die zwischen dem Kolben 51 und dem Gehäuse 53 angeordnet sind.
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Der Bremshauptkörper 50 hat Bremsplatten 141 und Bremsscheiben 142, die in Richtung nach oben und nach unten um die Antriebswelle 17 herum angeordnet sind. Diese Bremsplatten 141 und Bremsscheiben 142 sind derart angeordnet, dass die Bremsscheiben 142 durch die Bremsplatten 141, die oberhalb und unterhalb derselben angeordnet sind, festgeklemmt werden.
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Die Innenseite der Bremsplatten 141 ist in der Form von Zahnradzähnen ausgebildet, die mit den Zahnradzähnen kämmen, die an der Außenwand 17a der Antriebswelle 17 gebildet sind. Die Außenseite der Bremsscheiben 142 ist ebenfalls in der Form von Zahnradzähnen ausgebildet, die mit den Zahnradzähnen kämmen, die an der Innenwand 12a des Schwenkmechanismus 12 gebildet sind.
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8 ist eine auseinandergezogene Schrägansicht des Kolbens 51, des Hydraulikzylinders 52 und des Gehäuses 53 bei Betrachtung von oben. 9 ist eine auseinandergezogene Schrägansicht des Kolbens 51, des Hydraulikzylinders 52 und des Gehäuses 53 bei Betrachtung von unten.
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Wie die 8 und 9 zeigen, sind der Kolben 51, der Hydraulikzylinder 52 und das Gehäuse 53 ringförmige Elemente. Der Kolben 51 ist an der Innenseite des Hydraulikzylinders 52 angeordnet. Das Gehäuse 53 ist oberhalb des Kolbens 51 und des Hydraulikzylinders 52 angeordnet.
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Wie die 7 bis 9 zeigen, ist eine Vielzahl von konkaven Bauteilen 511 (ein Beispiel eines zweiten konkaven Bauteils) in der Stirnfläche 51a des Kolbens 51 (ein Beispiel einer zweiten Fläche) gebildet und folgt deren Ringform. Eine Vielzahl von konkaven Bauteilen 531 (ein Beispiel eines ersten konkaven Bauteils) ist in der der Stirnfläche 51a des Kolbens 51 gegenüberliegenden Stirnfläche 53a (Beispiel einer ersten Fläche) des Gehäuses 53 gebildet und folgt deren Ringform. Diese konkaven Bauteile 531 sind derart angeordnet, dass sie den konkaven Bauteilen 511 gegenüberliegen. Die konkaven Bauteile 531 und die konkaven Bauteile 511 sind jeweils zylinderförmig, und der Innendurchmesser L1 der konkaven Bauteile 531 ist geringfügig größer als der Innendurchmesser L2 der konkaven Bauteile 511, wie das in der Detailansicht des Bereichs in der Nähe der Federelemente in 10 dargestellt ist.
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Auf diese Weise ist eine Vielzahl von Gruppen der einander gegenüberliegenden konkaven Bauteile 511 und konkaven Bauteile 531 vorgesehen, und die Federelemente 54 sind in diesen Gruppen so angeordnet, dass ihre Enden in den konkaven Bauteilen 511 und konkaven Bauteilen 531 gehalten werden. Die Federelemente 54 sind Kompressionsfedern und sind Schraubenfedern, die durch einen in Spiralform gewundenen Draht gebildet sind.
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Das Gehäuse 53 und der Hydraulikzylinder 52 sind vorliegend an dem Schwenkmechanismus 12 befestigt, und der Kolben 51 ist durch die Federelemente 54 in Richtung auf den Bremshauptkörper 50 darunter vorgespannt (dies entspricht einem Beispiel der Seite, auf der der Bremshauptkörper betätigt wird).
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Wie 7 zeigt, steuert der Hydraulikzylinder 52 die Bewegung des Kolbens 51 in Richtung nach oben und nach unten, indem Hydraulikfluid in eine Hydraulikammer 55 geleitet und aus derselben abgeleitet wird. Das heißt, wenn das Hydraulikfluid in die Hydraulikkammer 55 geleitet wird, bewegt sich der Kolben 51 nach oben und drückt die Federelement 54 gegen der Widerstand zusammen, und wenn das Hydraulikfluid aus der Hydraulikkammer 55 abgeleitet wird, wird der Kolben 51 durch die Federelemente 54 nach unten vorgespannt.
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Zwischen dem Gehäuse 53 und dem Kolben 51 ist ein Positionierzapfen 56 vorgesehen, der in ein in der unteren Fläche des Gehäuses 53 gebildetes konkaves Bauteil 532 und in ein in der oberen Fläche des Kolbens 51 gebildetes konkaves Bauteil 512 eingefügt ist. Das Vorsehen des Positionierzapfens 56 verhindert eine Fehlausrichtung zwischen dem Gehäuse 53 und dem Kolben 51 in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens 51 (eine Richtung parallel zur Ebene S in 7).
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Montage der Bremseinheit 15
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Bei der Montage der Bremseinheit 15 werden der Hydraulikzylinder 52, der Kolben 51 und das Gehäuse 53 zu einer Unterbaugruppe montiert. Dies wird unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 beschrieben. Der Kolben 51 wird an der Innenseite des Hydraulikzylinders 52 angeordnet. Danach erfolgt die Anordnung der Federelemente 54 derart, dass ein Ende in den konkaven Bauteilen 511 gehalten wird, die in dem Kolben 51 gebildet sind, und der Positionierzapfen 56 wird in dem konkaven Bauteil 512 in Anordnung gebracht.
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Der Positionierzapfen 56 wird dann mit dem konkaven Bauteil 532 in Übereinstimmung gebracht und das Gehäuse 53 auf den Kolben 51 und den Hydraulikzylinder 52 gesetzt, so dass die anderen Enden der Federelemente 54 in den konkaven Bauteilen 531 gehalten werden. Dadurch ist die Unterbaugruppe fertiggestellt. Diese Unterbraugruppe wird an dem oberen Teil des Bremshauptkörpers 50 befestigt, der bereits an dem Schwenkmechanismus 12 befestigt wurde, wodurch die Montage der Bremseinheit 15 abgeschlossen ist.
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Betrieb der Bremseinheit 15
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Es folgt eine Beschreibung des Betriebs der Bremseinheit 15, die wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist. Die Bremseinheit 15 in dieser Ausführungsform ist eine Negativbremse, bei der die Bremse deaktiviert wird, wenn Hydraulikdruck ausgeübt wird. Das heißt, die Bremse befindet sich normalerweise in einem Zustand, in dem sie aktiviert ist und die Drehung stoppt, und die Bremse wird nur dann deaktiviert, wenn eine Drehung stattfindet.
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In einem Zustand, in dem das Hydraulikfluid aus der Hydraulikkammer 55 abgeleitet wurde, wird der Kolben 51 durch die Vorspannkraft der Federelemente 54 nach unten gedrückt. In dem sich daraus ergebenden Zustand mit nach unten gedrücktem Kolben 51 wird die Vielzahl von Bremsplatten 141 und Bremsscheiben 142 jeweils durch den Kolben 51 nach unten gedrückt. Insbesondere werden die Bremsscheiben 142 durch die Bremsplatten 141, die oberhalb und unterhalb derselben angeordnet sind, festgeklemmt. Die Bremsplatten 141 kämmen hier mit der Antriebswelle 17, und die Bremsscheiben 142 kämmen mit der Innenwand 12a, so dass sich die Antriebswelle 17 nicht mehr drehen kann und ein Zustand mit gestoppter Drehung hergestellt wird, wenn die Bremsscheiben 142 durch die Bremsplatten 141 festgeklemmt und gehalten werden. Dieser Zustand, in dem die Bremse betätigt ist, entspricht einem Beispiel eines ersten Zustands.
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Indessen bewegt sich der Kolben 51 gegen die Vorspannkraft der Federelemente 54 nach oben, wenn Hydraulikfluid in die Hydraulikkammer 55 geleitet wird. Die Druckbeaufschlagung der Bremsplatten 141 und der Bremsscheiben 142 durch den Kolben 51 wird daraufhin aufgehoben, und die Klemmwirkung der Bremsplatten 141 auf die Bremsscheiben 142 wird aufgehoben. Dies ermöglicht eine Drehung der Antriebswelle 17 durch die Antriebskraft des Schwenkmotors, und diese Drehung wird durch die Verzögerungseinheit 16 verzögert und anschließend an das Ausgangsritzel 13 abgegeben. Die Drehvorrichtung 10 dreht sich um die Außenseite des Schwenkkreises 21, so dass eine Drehung erfolgt. Dieser Zustand, in dem die Bremse nicht betätigt ist, entspricht einem Beispiel eines zweiten Zustands.
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Der Kolben 51 bewegt sich hinsichtlich des Gehäuses 53 in einer Richtung nach oben und nach unten, doch ist die Länge des Positionierzapfens 56 derart bemessen, dass sich der Zapfen nicht aus dem konkaven Bauteil 532 des Gehäuses 53 heraus bewegt, selbst wenn sich der Kolben 51 so weit wie möglich nach unten bewegt hat.
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Merkmale
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(1)
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Die Drehvorrichtung 10 in dieser Ausführungsform umfasst die Antriebseinheit 11, die Bremseinheit 15, die Verzögerungseinheit 16 und das Ausgangsritzel 13. Die Bremseinheit 15 ist unter der Antriebseinheit 11 vorgesehen. Die Verzögerungseinheit 16 ist unter der Bremseinheit 15 angeordnet. Die Ausgabeeinheit 13 ist unter der Verzögerungseinheit 16 angeordnet. Die Bremseinheit 15 ist an dem Schwenkmechanismus 12 vorgesehen und umfasst den Bremshauptkörper 50, das Gehäuse 53, den Kolben 51 und die Federelemente 54. Der Bremshauptkörper 50 stoppt die Drehung. Das Gehäuse 53 hat die Stirnfläche 53a (ein Beispiel einer ersten Fläche) und die konkaven Bauteile 531 (ein Beispiel eines ersten konkaven Bauteils), die in der Stirnfläche 53a gebildet sind. Der Kolben 51 hat die Stirnfläche 51a (ein Beispiel einer zweiten Fläche), die der Stirnfläche 53a gegenüberliegt, und die konkaven Bauteile 511 (ein Beispiel eines zweiten konkaven Bauteils), die in der Stirnfläche 51a gebildet sind, ist zwischen dem Bremshauptkörper 50 und dem Gehäuse 53 angeordnet und kann sich hinsichtlich des Gehäuses 53 bewegen, um den Bremshauptkörper 50 zu betätigen. Die beiden Enden der Federelemente 54 sind in den konkaven Bauteilen 531 und konkaven Bauteilen 511 gehalten, und diese Federelemente spannen den Kolben 51 in Richtung auf die Seite des Bremshauptkörpers 50 vor, um den Bremshauptkörper 50 zu betätigen.
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Hier sind die konkaven Bauteile 531 in dem Gehäuse 53 und die konkaven Bauteile 511 in dem Kolben 51 gebildet. Die beiden Enden der Federelemente 54 sind in den konkaven Bauteilen 531 und in den konkaven Bauteilen 511 gehalten. Diese Federelemente 54 spannen den Kolben 51 vor und betätigen den Bremshauptkörper 50, wodurch ein Zustand einer gestoppten Drehung herbeigeführt wird.
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Verglichen mit einer bekannten Konfiguration, bei der konkave Bauteile lediglich an der Fläche auf der Seite des Bremskolbens vorgesehen sind, ermöglicht das Vorsehen der konkaven Bauteile 511 und der konkaven Bauteile 531 an beiden Flächen 51a und 53a, an denen sich das Gehäuse 53 und der Kolben 51 gegenüberliegen, die Sicherstellung der üblichen Länge der Federelemente 54 und eine Vergrößerung der Hublänge der Federelemente 54, ohne die Höhe des Schwenkmechanismus selbst zu vergrößern. Aus diesem Grund lässt sich die Druckkraft des Kolbens erhöhen, und ein Knicken der Federelemente 54 kann vermieden werden.
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Wird versucht, die Höhe der Drehvorrichtung 10 selbst zu vergrößern, um den Hub der Federelemente 54 zu verlängern, überdeckt der Laufsteg 4 in Draufsicht teilweise die Drehvorrichtung, wie in 6 gezeigt, so dass die Höhe des Laufstegs 4 geändert werden muss. Wird die Höhe der Drehvorrichtung 10 selbst angehoben, erfordert dies eine Änderung der Verlegung der Rohre 60, so dass diese nicht den Ausleger 301 etc. stören. Eine Erhöhung der Drehvorrichtung 10 selbst ist somit kein einfaches Unterfangen.
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Bei dieser Ausführungsform jedoch ist eine Erhöhung der Drehvorrichtung 10 selbst ebenso wenig erforderlich wie eine Änderung der Verlegung der Rohre rund um die Drehvorrichtung 10 oder eine Erhöhung des Laufstegs 4, der die Drehvorrichtung bei Draufsicht teilweise überdeckt. Der Hub der Federelemente 54 kann somit ohne weiteres vergrößert werden.
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(2)
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Die Drehvorrichtung 10 in dieser Ausführungsform ist dergestalt, dass die konkaven Bauteile 511 und die konkaven Bauteile 531 der Bremseinheit 15 zylinderförmig sind, und der Innendurchmesser der konkaven Bauteile 531 ist größer als der Innendurchmesser der konkaven Bauteile 511.
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Hier ist der Innendurchmesser der konkaven Bauteile 531, die in dem Gehäuse 53 gebildet sind, größer als der Innendurchmesser der konkaven Bauteile 511, die in dem Kolben 51 gebildet sind.
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Bei der Herstellung der Bremseinheit 15 wird das Gehäuse 53 nach dem Anordnen der Federelemente 54 in den konkaven Bauteilen 511 des Kolbens 51 von oberhalb des Kolbens 51 derart aufgesetzt, dass sich die Federelemente 54 in die konkaven Bauteile 531 einfügen. Wenn also der Innendurchmesser der konkaven Bauteile 531 größer als der Innendurchmesser der konkaven Bauteile 511 ist, können die konkaven Bauteile 531 leichter mit den Federelementen 54 in Übereinstimmung gebracht werden, und das Gehäuse 53 lässt sich einfacher von oberhalb des Kolbens 51 anbringen.
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(3)
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Bei der Drehvorrichtung 10 dieser Ausführungsform ist die Bremseinheit 15 mit dem Positionierzapfen 46 versehen. Der Positionierzapfen 56 ist von dem Kolben 51 entlang des Gehäuses 53 angeordnet und fixiert die Position des Kolbens 51 hinsichtlich des Gehäuses 53 in einer zur Bewegungsrichtung des Kolbens 51 senkrechten Richtung (eine Richtung parallel zur Ebene S in 7).
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Hier ist der Positionierzapfen 56 zum Fixieren der Position des Kolbens 51 hinsichtlich des Gehäuses 53 in einer planaren Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens 51 vorgesehen. Dadurch wird bei der Bewegung etc. des Kolbens 51 die Ausübung einer zu hohen Kraft in der horizontalen Richtung auf die Federelemente 54 auch dann vermieden, wenn eine Kraft erzeugt wird, die eine Fehlausrichtung des Gehäuses 53 hinsichtlich des Kolbens 51 in einer planaren Richtung senkrecht zu dieser Bewegungsrichtung bewirken würde, da diese Kraft von dem Positionierzapfen 56 aufgenommen wird.
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(4)
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Die Drehvorrichtung 10 in dieser Ausführungsform umfasst ferner den Hydraulikzylinder 52 in der Bremseinheit 15. Das Gehäuse 53 ist ein ringförmiges Element, und eine Vielzahl der konkaven Bauteile 531 ist rund um dessen Ringform gebildet. Der Kolben 51 ist ein ringförmiges Element, und eine Vielzahl von konkaven Bauteilen 511 ist rund um dessen Ringform gebildet. Der Hydraulikzylinder 52 ist an der Außenseite des Kolbens 51 angeordnet und bewegt den Kolben 51 gegen die durch die Federelemente 54 erzeugte Vorspannkraft. Die Federelemente 54 sind jeweils an den sich gegenüberliegenden konkaven Bauteilen 511 und konkaven Bauteilen 531 vorgesehen. Der Bremshauptkörper 50 umfasst die Bremsplatten 141 und die Bremsscheiben 142, die abwechselnd angeordnet sind. In einem ersten Zustand, in dem Bremskörper 50 betätigt wird, beaufschlagt der Kolben 51 die Bremsplatten 141 und die Bremsscheiben 142, so dass die Bremsscheiben 142 durch die Bremsplatten 141 festgeklemmt werden, und in einem zweiten Zustand, in dem der Hauptbremskörper 50 nicht betätigt ist, hebt die Bewegung des Kolbens 51, die durch den Hydraulikzylinder 52 bewirkt wird, die Druckbeaufschlagung der Bremsplatten 141 und der Bremsscheiben 142 auf, und die Klemmwirkung der Bremsplatten 141 auf die Bremsscheiben 142 wird aufgehoben.
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Vorliegend ist eine Vielzahl von konkaven Bauteilen 511 und konkaven Bauteilen 531 jeweils in dem Kolben 51 (ein ringförmiges Element) und in dem Gehäuse 53 (ein ringförmiges Element) gebildet. Die Federelemente 54 sind in der jeweiligen Vielzahl von Gruppen von konkaven Bauteilen 511 und konkaven Bauteilen 531 angeordnet. Eine Vielzahl von Bremsplatten 141 und Bremsscheiben 142 ist vorgesehen, und die Bremsplatten 141 und Bremsscheiben 142 werden durch den Kolben 51, der durch die Vielzahl von Federelementen 54 vorgespannt wird, mit Druck beaufschlagt.
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Bei einer Konfiguration wie dieser, die eine Vielzahl von Federelementen 54, Bremsplatten 141 und Bremsscheiben 142 umfasst, lässt sich die Drehung zuverlässig stoppen, und zwar auch bei einem großen Arbeitsfahrzeug wie einem Hydraulikbagger, bei dem zum Stoppen der Drehung eine relativ große Kraft benötigt wird.
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Weitere Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt oder durch diese eingeschränkt. Verschiedene Modifikationen sind möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.
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(A)
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Wie in 8 gezeigt ist, sind die Federelemente 54 in der vorstehenden Ausführungsform ohne Abstände rund um den Kreis des ringförmigen Kolbens 51 angeordnet, mit Ausnahme des Bereichs, in dem sich der Positionierzapfen 56 befindet. Jedoch können die Federelemente stattdessen mit Abständen angeordnet sein. Die Federelemente 54 können beispielsweise an nur vier Stellen angeordnet sein, die punktsymmetrisch sind. Es gibt keine Begrenzung für die Anzahl der Federelemente 54.
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(B)
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In der vorstehenden Ausführungsform ist der Innendurchmesser der in dem Gehäuse 53 gebildeten konkaven Bauteile 531 größer als der Innendurchmesser der in dem Kolben 51 gebildeten konkaven Bauteile 511. Dies ist jedoch nicht die einzige Option. Vielmehr können sowohl die konkaven Bauteile 511 als auch die konkaven Bauteile 531 eine beliebige Größe haben, solange zumindest die Enden der Federn 54 in die konkaven Bauteile passen. Jedoch wird ein Innendurchmesser der konkaven Bauteile 531, der größer als der Innendurchmesser der konkaven Bauteile 511 ist, bevorzugt, da dies beim Anbringen des Gehäuses 53 an dem oberen Teil des Kolbens 51 das Einsetzen der Federelemente 54 in die konkaven Bauteile erleichtert.
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(C)
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In der vorstehenden Ausführungsform sind rund um die Außenseite des Schwenkkreises 21 Zähne gebildet, und die Drehvorrichtung 10 wird rund um die Außenseite des Schwenkkreises 21 gedreht. Doch kann die Konfiguration auch derart sein, dass die Zähne an der Innenseite des Schwenkkreises 21 gebildet sind und dass sich die Drehvorrichtung 10 rund um die Innenseite des Schwenkkreises 21 dreht.
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Da der Laufsteg 4 allgemein nahe an der äußeren Peripherie der oberen Dreheinheit 3 angeordnet ist, überlappen sich der Schwenkkreis 21 und der Laufsteg 4 von oben betrachtet häufig teilweise, wenn die Drehvorrichtung 10 an der Außenseite des Schwenkkreises 21 angeordnet ist. Der Vorteil in einem solchen Fall ist, dass sich die Höhe des Laufstegs 4 nicht ändert, so dass auch die Drehvorrichtung selbst nicht angehoben werden muss. Doch sogar bei einer Konfiguration, bei der sich die Drehvorrichtung rund um die Innenseite des Schwenkkreises 21 dreht, kann die übliche Länge der Federelemente ohne eine Änderung der Höhe der Drehvorrichtung 10 vergrößert werden, wenn konkave Bauteile sowohl in dem Gehäuse 53 als auch in dem Kolben 51 gebildet sind. Der Vorteil hierbei ist, dass die Rohrführung rund um den oberen Teil der Drehvorrichtung 10 nicht geändert werden muss. Bei der Konfiguration, bei der sich die Drehvorrichtung 10 an der Innenseite des Schwenkkreises 21 dreht, ist ein weiterer Vorteil der, dass der Laufsteg 4 über der Oberseite des Schwenkkreises 21 verläuft, so dass es selbstverständlich nicht notwendig ist, die Höhe des Laufstegs 4 zu ändern.
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(D)
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Die vorstehende Ausführungsform wurde am Beispiel der Drehvorrichtung eines Hydraulikbaggers beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann nicht nur bei einem Hydraulikbagger, sondern bei jedem Fahrzeug mit einer Dreheinheit auf dem Chassis angewendet werden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die Drehvorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug gemäß vorliegender Erfindung hat den Effekt, dass sich eine gute Bremsleistung erzielen lässt, indem für einen langen Hub der Federelemente in der Bremseinheit gesorgt wird, ohne dass hierfür die Höhe der Drehvorrichtung geändert werden muss. Die Erfindung eignet sich daher für eine weitreichende Anwendung bei Drehvorrichtungen in einer Vielfalt von Arbeitsfahrzeugen wie beispielsweise ein Hydraulikbagger.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydraulikbagger (Beispiel eines Arbeitsfahrzeugs)
- 2
- untere Fahreinheit
- 3
- obere Dreheinheit
- 4
- Laufsteg
- 10
- Drehvorrichtung
- 11
- Antriebseinheit (Schwenkmotor)
- 12
- Schwenkmechanismus
- 13
- Ausgangsritzel (Beispiel einer Ausgabeeinheit)
- 14
- Wellenverbindungseinheit
- 15
- Bremseinheit
- 16
- Verzögerungseinheit
- 17
- Antriebswelle
- 20
- Raupe
- 21
- Schwenkkreis
- 30
- Arbeitsgerät
- 31
- Fahrerkabine
- 32
- Antriebsmaschinenraum
- 33
- Gegengewicht
- 34
- Stützwelle Arbeitsgerät
- 50
- Bremshauptkörper
- 51
- Kolben
- 52
- Hydraulikzylinder
- 53
- Gehäuse
- 54
- Federelement
- 55
- Hydraulikkammer
- 56
- Positionierzapfen
- 141
- Bremsplatte
- 142
- Bremsscheibe
- 301
- Arm
- 302
- Arm
- 303
- Löffel
- 511
- konkaves Bauteil (ein Beispiel eines zweiten konkaven Bauteils)
- 512
- konkaves Bauteil
- 531
- konkaves Bauteil (ein Beispiel eines ersten konkaven Bauteils)
- 532
- konkaves Bauteil
- 1000
- mechanische Bremse
- 1001
- Antriebswelle
- 1002
- Bremsscheibe
- 1003
- Bremsplatte
- 1004
- Bremskolben
- 1005
- Federelement
- 1006
- Gehäuse
