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Antriebssystem für Krane od. dgl. Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem
für Krane od. dgl., bei dem eine Kraftquelle, beispielsweise ein Motor, den Antrieb
des anzutreibenden Teils über eine hydraulisch oder pneumatisch betätigte Arbeitskupplung
bewirkt und ein Drehmomentwandler zwischen der Kraftquelle und der Arbeitskupplung
angeordnet ist.
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Eine erhebliche Schwierigkeit beim Betrieb von Kranen besteht darin,
daß die jeweilige Arbeitskupplung für die Lastwinde, den Schwenkantrieb usw. bei
der häufig stoßweisen Belastung durchrutscht, wodurch ein erheblicher Verschleiß
entsteht und eine sehr gute Wärmeabführung erforderlich ist.
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Es ist bekannt, bei einem Drehkran das hinter dem Drehmomentwandler
liegende Schaltgetriebe mittels Druckknopf.ventile zu schalten, wobei ein Pedalventil
zur Drehzahlverstellung während der Schaltvorgänge beliebig betätigt werden kann,
um die verzahnten Schaltmuffen des Getriebes ohne langes Gleiten zum Eingriff zu
bringen. Dieser Schaltvorgang ist unpraktisch, weil er nicht automatisch vor sich
geht.
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Ferner ist es bekannt, beim Ausrücken der Arbeitskupplungen von Kranen
den Motor jeweils auf Leerlauf zurückzunehmen und die Kupplungen dann bei dieser
geringen Leerlaufdrehzahl wieder einzurücken. Damit wird ein starkes Rutschen der
Kupplungen vermieden. Diese Maßnahme ist bei Antrieben mit Drehmomentwandler ungeeignet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Antrieb mit Drehmomentwandler
automatisch ein weiches Schalten der Arbeitskupplungen zu erreichen, ohne daß die
Leistungsübertragung übermäßig verzögert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abtriebsdrehmoment
des Drehmomentwandlers durch eine an sich bekannte hydraulische Verstelleinrichtung
stufenlos variierbar ist und daß die hydraulische Verstelleinrichtungen für den
Drehmomentwandler und für die Arbeitskupplung so ausgebildet sind, daß die Änderung
des Abtriebsdrehmoments des Drehmomentwandlers erst nach Einleitung der Betätigung
der Arbeitskupplung stattfinden kann, und daß die hydraulische Verstelleinrichtungen
so miteinander verbunden sind, daß bei Änderung des Abtriebsdrehmoments des Drehmomentwandlers
eine dieser Änderung proportionale Änderung des Anpreßdrucks der Arbeitskupplung
erfolgt.
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Hierbei wird also nicht nur der Vorteil eines weichen Einkuppelns
erreicht, sondern zusätzlich wird der Anpreßdruck der Arbeitskupplung entsprechend
dem Drehmoment geändert, d. h., bei Spitzenbelastungen erreicht auch der
Anpreßdruck der Arbeitskupplung eine entsprechende Spitze, so daß ein Durchrutschen
der Arbeitskupplung und damit Wärmeentwicklung und Verschleiß praktisch nicht mehr
stattfinden kann.
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Vorzugsweise ist eine Anordnung zur Regelung der Strömung des Druckmittels
durch den Drehmomentwandler zur Beeinflussung des Abtriebsdrehmoments vorgesehen.
Diese Anordnung kann eine zwischen Pumpe und Turbine des Drehmomentwandlers in die
Strömungsbahnen einschiebbare und ausfahrbare Büchse sein.
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Die hydraulische Verstelleinrichtung für den Drehmomentwandler spricht
vorzugsweise in einem Druckbereich oberhalb des Betätigungsbereichs der Arbeitskupplung
an. Zwischen der Kraftquelle und dem Drehmomentwandler kann eine Reibungskupplung
angeordnet sein, die von der hydraulischen Verstelleinricbtung betätigbar ist.
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Es sind Handsteuerventile vorgesehen, welche die hydraulische Verstelleinrichtung
mit einer Druckmittelquelle verbinden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
In diesen zeigt F i g. 1 eine Aufsicht auf das Antriebssystem, F i
g. 2 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1 in größerem
Maßstab, F i g. 3 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 3-3 in
F i g. 2, F i g. 4 einen waagerechten Schnitt nach der Linie 4-4 in
F i g. 3,
F i g. 5, 6 und 7 Aufsichten
auf weitere Antriebssysteme und F i g. 8 einen mittleren senkrechten Längsschnitt
des Antriebssystems nach F i g. 1.
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Das Antriebssystem 10 gemäß F i g. 1 dient zum Antrieb
einzelner Kraneinrichtungen, wie Ausleger, Greifer, Kübelarme usw., und weist eine
Plattform 12 auf, die um einen Zapfen 13 (F i g. 8) drehbar ist und
mittels Rollen (nicht dargestellt) auf einem feststehenden Zahnkranz 11 gelagert
ist. Zum Drehen des Antriebssystems greift in den Zahnkranz 11 ein Ritzel
15 ein.
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Die Plattform 12 ist an ihrem vorderen Ende mit je drei Scharnierlaschen
14 zum Anschluß eines Kranauslegers od. dgl. und an den Längsseiten mit Trägern
16 zur Lagerung der Triebwerkswellen versehen. Auf dem hinteren Ende der
Plattform 12 ist die Kraftquelle 18 in Form einer Brennkraftmaschine 20 gelagert,
deren Ausgangswelle 22 über ein Verteilergetriebe 24 an die Eingangswellen
26 und 28 von zwei regelbaren hydraulischen Drehmomentwandlern
30 und 32 angeschlossen ist.
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Die Lastwinde enthält zwei Trommelwellen.34, die über Zahnräder
35 von einer Zwischenwelle 36 aus angetrieben werden, welche ihrerseits
über ein Zahnrad 37 von einem Ritzel 38 angetrieben wird, das mit
einem Kettenrad 40 verbunden ist. Dieses Kettenrad ist über eine Kette 42 an die
Ausgangswelle des Drehmomentwandlers 32 angeschlossen.
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Für das Schwenken des Antriebssystems ist eine senkrecht in der Plattform
12 gelagerte Antriebswelle 44 vorgesehen, die oben ein Kegelrad 46 trägt, das wahlweise
mit zwei Kegelrädern 48 auf einer waagerechten Welle 50 durch Kupplungen
52 in Eingriff gebracht werden kann. Die Welle 50 ist über das Kettenrad
40 hinaus nach außen geführt und trägt hier ein Kettenrad 54, das über eine Kette
56 an die Ausgangswelle des Drehmomentwandlers 30 angeschlossen ist.
Das untere Ende der senkrechten Welle 44 trägt ein Ritzel 51, das über ein
Getriebe 53
das in den Zahnkranz eingreifende Ritzel 15 antreibt.
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Für den Betrieb der Lastwinde sind zwei druckmittelbetätigte Kupplungen
58 vorgesehen, deren Kuppelscheiben 60 auf den Trommelwellen 34 sitzen.
Jede Kuppelscheibe 60 trägt eine Kuppelbacke 62, die sich gegen das
Innere einer Kupplungstrommel 64 legen kann. Die Kupplungstrommeln 64 bilden einen
Teil der Seiltrommeln 66, die drehbar auf den Trommelwellen 34 gelagert sind.
Die Kuppelbacke 62 wird durch ein Stellzeug 68 in Form eines Druckzylinders
70 mit Kolben 72 betätigt. Zur Rückführuno, in die Leerstellung der
Kuppelbacke 62
dient eine Feder 74.
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Das Druckmittel für die beiden Druckzylinder 70
wird durch eine
axiale Bohrung 76 in der entsprechenden Trommelwelle 34, einen Anschluß
78 und eine Leitung 80 über ein Handsteuerventil 82 bzw. 102
zugeführt.
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Aus F i g. 2 bis 4 ist ersichtlich, daß den beiden Drehmomentwandlern
30, 32 je eine Verstelleinrichtuna 84 mit einer Büchse 86 zugeordnet
ist, die zwisehen Pumpe 88 und Turbine 90 des Drehmomentwandlers in
die Strömung des Druckinittels axial einschiebbar und ausfahrbar ist, so daß das
Abtriebsdrehmoment beliebig einstellbar ist, wobei die Antriebsdrehzahl des Drehmomentwandlers
bzw. der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen konstant ist.
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Die Betätigungsvorrichtung 92 der Verstelleinrichtung 84 besteht
aus einer Stellgabel 94 (F i g. 4) ' , die an Zapfen 95 der
Büchse 86 angreift und durch einen Druckzylinder 96 mit Rückführfeder
98 betätigt wird (F i g. 1). Die Zuführung des Druckmittels erfolgt
über eine Leitung 100 mittels der Handsteuerventile 82 und 102, die
für die Betätigung der Seiltrommelkupplungen 58 vorgesehen sind. Damit bei
Zuführung des Druckmittels durch das eine Steuerventil kein überströmen von Druckmittel
in die andere Leitung 80 stattfindet, wodurch beide Seiltrommelkupplungen
58 eingerückt würden, ist ein Umschaltventil 104 vorgesehen, das aus einem
Zylinder 106
mit je einem Ventilsitz 108 an beiden Einlaßseiten
und einem mittleren Anschluß 110 für die Leitung 100 sowie aus einem
fliegenden Kolben 112 besteht. Wird das Handsteuerventil 102 geöffnet, wodurch die
hintere Seiltrommelkupplung 58 betätigt wird, drückt das Druckmittel den
Kolben 112 in die obere Lage auf den oberen Ventilsitz 108 in F i
g. 1, wodurch ein überströmen des Druckmittels in die andere Leitung
80 zur vorderen Seiltrommelkupplung 58 verhindert wird. Genauso wird
die Leitung 80 zur hinteren Seiltrommelkupplung 58 gesperrt, wenn
das Handsteuerventil 82 für die vordere Seiltrommelkupplung 58 betätigt
wird. In jedem Fall gelangt aber Druckmittel durch die Leitung 100 zum Druckzylinder
96 des Drehmomentwandlers 32. Werden beide Handsteuerventile
82 und 102 zugleich geöffnet, so reagiert der Kolben 112 auf den höheren
Druck, mit dem er von einem der Handsteuerventile 82 bzw. 102 aus beaufschlagt
wird.
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Die Druckzvlinder 70 sprechen auf einen geringeren Betriebsäruck
an als der Druckzylinder 96 des Drehmomentwandlers 32. Zu diesem Zweck
werden die Rückstellfedern und die Abmessungen der Druckzylinder entsprechend ausgelegt,
oder es wird zusätzlich ein übertragungsgestänge vorgesehen. Die Seiltrommelkupplungen
58 werden mithin bei steigendem Druck im Druckmittelsystem eingerückt, bevor
das Abtriebsdrehmoment des Drehmomentwandlers 32
anzusteigen beginnt. Infolge
des Einrückens der Kupplungen bei geringem Drehmoment ergibt sich auch eine sehr
geringe Abnutzung.
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Wird der Druck durch Verstellen der Handsteuerventile 82 bzw.
102 weiter erhöht, wird auch der Druckzylinder 96 betätigt und dadurch die
Büchse 86
verstellt, wodurch das Abtriebsdrehmoment des Drehmomentwandlers
32 ansteigt. Der erhöhte Druck wirkt zugleich auch in den Druckzylindern
70, so daß der Anpreßdruck der Seiltrommelkupplungen 58
ebenfalls steigt
und damit die übertragung eines größeren Drehmoments ermöglicht wird. Die Seiltrommelkupplungen
58 können also mit geringem Schlupf bei leichter Belastung sehr sanft eingerückt
werden. Selbst bei einem sehr langsamen Einrücken und damit längerem Schlupfen der
Seiltrommelkupplungen wird die Lebensdauer der Seiltrommelkupplungen nicht wesentlich
beeinträchtigt, da das Schlupfen bei verhältnismäßig geringer Belastung stattfindet.
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Die Kupplungen 52 des Schwenkantriebs haben den gleichen Aufbau
und die gleiche Betriebsweise. Zur Betätigung dienen zwei Handsteuerventile 114,
116, die über einen Anschluß 118 mit zwei Längsbohrungen
115,117 der Welle 50 mit den Druckzylindern (nicht dargestellt) der
Kupplungen 52 verbunden sind. Die beiden zum Anschluß 118 führenden
Leitungen der Ventile 114,116 sind durch ein Umschaltventil 120 verbunden, das seinerseits
mit
dem Druckzylinder 122 des Drehmomentwandlers 30
in Verbindung
steht.
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Auch für das Betätigen des Schwenkantriebs ist die Ausbildung der
Druckzylinder der Kupplungen 52 so getroffen, daß die Kupplungen
52 eingerückt werden, bevor das Abtriebsdrehmoment des Drehmomentwandlers
30 ansteigt, wodurch ein sanftes Einrücken der Kupplungen 52 gewährleistet
wird.
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Die Handsteuerventile 82 und 102 zum Betrieb der Lastwinde
und die Handsteuerventile 114 und 116
für den Schwenkantrieb können in üblicher
Weise so angeordnet werden, daß sie wechselweise von einem einzigen Handhebel zu
betätigen sind.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 sind zwei Motoren 220,222
vorgesehen, deren Ausgangswellen 226,228 mit Drehmomentwandlern
230,232 verbunden sind, von denen aus wieder der Antrieb für die Lastwinde
und für die Schwenkvorrichtung des Krans abgeleitet wird. Hierbei entfällt das Verteilergetriebe
24 nach F i g. 1. Die beiden Drehmomentwandler 230, 232 sind mit der
bereits beschriebenen Verstelleinrichtung 84 versehen. Jeder Verstelleinrichtung
84 ist wieder ein Druckzylinder 96 bzw. 122 zugeordnet.
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Die beiden Motoren 220,222 können mit gleicher Drehzahl laufen, gegebenenfalls
werden aber die Drehzahl der beiden Motoren verschieden eingestellt.
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Gemäß F i 6 ist wieder nur ein Motor 320 vorgesehen,
dessen Ausgangswelle 322 mit einem Verteilergetriebe 324 verbunden ist. Die
Ausgangswellen 326 und 328 des Verteilergetriebes sind an Reibungskupplungen
300 bzw. 302 angeschlossen, von denen aus die Drehmomentwandler
330 und 332 angetrieben werden. Mit den Druckzylindern 96 und
122 werden hier nicht die Drehmomentwandler verstellt, sondern die Stellgabeln der
Kupplungen bedient. Die Kupplungen 300 und 302 werden so betätigt,
daß die Arbeitskupplungen 52,58 bereits eingerückt sind, bevor eine Erhöhung
des Abtriebsdrehmoments der Drehmomentwandler 330,332 stattfindet.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 7 sind wie in F i
g. 5 zwei Motoren 420 und 422 vorhanden. Die Ausgangswellen der Motoren 420
und 422 sind über Reibungskupplungen 400,402 mit den Drehmomentwandlern 430,432
verbunden. Die Druckzylinder 96,
122 betätigen die Reibungskupplungen 400,402
in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform nach F i g. 6.
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Bei Benutzung der Reibungskupplungen nach F i g. 6 und
7 schleifen die Reibungskupplungen 300,
400 bzw. 302, 402 während
des Einrückens der Arbeitskupplungen 52, 58, so daß die Antriebsdrehzahl
der Drehmomentwandler 330,430 bzw. 332,432 zunächst klein ist. Schon ein geringes
Schleifen der Reibungskupplungen vermittelt dabei eine erhebliche Verringerung des
Abtriebsdrehmoments der Drehmomentwandler.