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Die
Erfindung betrifft einen Mobilkran mit einer lösbaren, den Unterwagen mit
dem Oberwagen verbindenden Kupplung, die einerseits einen undrehbar
gehaltenen Haltering und andererseits einen drehbar gelagerten außenverzahnten
Ring aufweist, dessen Verzahnung mit einem Antriebsritzel kämmt.
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Bei
Mobil- oder Fahrzeugkränen
mit großem Hubvermögen werden
sowohl der Unterwagen als auch der Oberwagen mit Ausleger so schwer,
daß ein separater
Transport des Oberwagens mit Ausleger auf einem besonderen Transportfahrzeug,
beispielsweise einem Tieflader, erfolgen muß. Zu diesem Zweck muß der drehbar
auf dem Unterwagen gelagerte Oberwagen von diesem lösbar sein.
Dabei ist es eine Forderung, daß die
den Oberwagen mit dem Unterwagen verbindende Kupplung nicht zu einer wesentlichen
Vergrößerung der
Höhe des
Fahrzeugkrans führt,
damit dessen Durchfahrtshöhe
nicht ungünstig
verändert
wird.
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Aus
der
DE 37 23 961 A1 ist
eine lösbare Kupplung
zwischen einem Oberwagen und einem Unterwagen eines Autokrans bekannt,
bei der ein drehbar am Oberwagen gelagerter Ring auf einen undrehbar
am Unterwagen gehaltenen Haltering aufsetzbar ist. Die Verbindung
der aufeinandergesetzten Ringe wird durch Verriegelungsbolzen erzielt,
die durch fluchtende Bohrungen gesteckt werden können, die sich in radialer
Richtung durch beide Ringe hindurch erstrecken.
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Ferner
ist aus der
US 3,921,817 ein
Kran mit einer lösbaren
Kupplung zwischen Oberwagen und Unterwagen bekannt, die nach Art
einer drehbaren Bajonettverbindung aufgebaut ist. Starr am Kranoberwagen
befestigte Ringsegmente weisen radial nach außen springende Kupplungsklauen
auf, während
ein drehbar am Kranunterwagen gelagerter Lagerring radial nach innen
vorspringende Klauen besitzt. Wird der Kranoberwagen mit den Ringsegmenten
in den drehbar gelagerten Lagerring des Unterwagens gesetzt, so
daß die
jeweiligen Klauen aneinander vorbei gleiten, kann eine Verriegelung
dadurch bewirkt werden, daß der
drehbar gelagerte Ring verdreht wird, so daß sich die Klauen überdecken.
Hierzu sind an den Ringsegmenten des Kranoberwagens Hydraulikzylinder
angelenkt, die nach dem Aufsetzen des Kranoberwagens mittels eines
Steckbolzens mit dem drehbar gelagerten Ring am Kranunterwagen verbunden
werden können.
Diese vorbekannte Kupplung zwischen Kranoberwagen und Unterwagen
ist jedoch in mehrerer Hinsicht nachteilig. Zum einen benötigt die
Anordnung der Hydraulikzylinder zum Verdrehen des drehbaren Klauenrings
relativ zu dem starr befestigten Klauenring relativ viel Platz in dem
räumlich
beengten Innenraum der Verbindung. Zum anderen ist die Handhabung
beim Aufsetzen des Kranoberwagens auf den Kranunterwagen relativ
unpraktisch. Einerseits müssen
die Hydraulikzylinder zur Verdrehung der Klauenringe im Inneren
der Ringanordnung mit Steckbolzen gesichert werden, zum anderen
muß der
Drehwerksantrieb passend eingefädelt
werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Mobilkran der eingangs angegebenen Art
zu schaffen, bei dem sich der Oberwagen einfach und schnell von dem
Unterwagen lösen
und auch einfach und schnell wieder auf diesen aufsetzen und mit
diesem kuppeln läßt, ohne
daß die
Kupplung zu einer nennenswerten Vergrößerung der Durchfahrtshöhe des Kranfahrzeugs
führt,
und die Kupplung große
Traglasten aufnehmen kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch einen Mobilkran gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Insbesondere besteht die
Kupplung aus radial nach innen gerichteten, an dem Haltering angeordneten
klauenartigen Stegen und radial nach außen gerichteten, an einem axialen
zylindrischen Ringfortsatz des außenverzahnten Rings angeordneten
klauenartigen Stegen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind,
einen gemeinsamen, zur Drehachse konzentrischen Ringraum zumindest
teilweise überdecken
und einen so großen
Abstand voneinander aufweisen, daß die Stege des einen Teils
in axialer Richtung durch die Steglücken des anderen Teils hindurch
schiebbar sind, so daß die
Stege der beiden Teile in zueinander versetzten radialen Ebenen
angeordnet sind, in denen die Stege der beiden Teile nach Art einer
Bajonettverbindung durch Drehung des drehbar gelagerten außenverzahnten
Ringes relativ zu dem undrehbar gehaltenen Haltering in die gekuppelte
Stellung bringbar sind, in der sie einander hintergreifen.
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Die
erfindungsgemäße Kupplung
besteht also aus einer bajonettartigen Kupplung des außenverzahnten
Ringes mit dem Haltering, wobei die einander hintergreifenden klauenartigen
Stege etwa die Hälfte
des Umfanges des Halteringes besetzen, so daß sie große Kräfte aufnehmen bzw. übertragen können.
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Das
Abnehmen und Aufsetzen des Oberwagens von bzw. auf den Unterwagen
erfolgt mit einem Montagekran. Vor dem Abnehmen wird die Verriegelung
zwischen dem außenverzahnten
Ring und dem Haltering gelöst,
die aus einem radialen Verriegelungsbolzen bestehen kann, der fluchtende
Bohrungsabschnitte beider Ringe durchsetzt. Die Drehung des außenverzahnten
Ringes in die entkuppelte Stellung erfolgt dann durch das Antriebsritzel,
wobei zwischen dem Oberwagen und dem Unterwagen eine beide miteinander
verriegelnde Bolzenverbindung o. dgl. hergestellt wird, um bei der
Drehung des außenverzahnten
Ringes in die entkuppelte Stellung ein Mitdrehen des Oberwagens
zu verhindern. Sobald der außenverzahnte
Ring relativ zu dem Haltering in seine entriegelte Stellung gedreht
worden ist, läßt sich
der Oberwagen senkrecht nach oben abheben und auf das separate Transportfahrzeug,
beispielsweise einen Tieflader, absetzen.
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Das
Aufsetzen des Oberwagens auf den Unterwagen erfolgt sodann in entsprechend
umgekehrter Weise dadurch, daß der
Oberwagen durch einen Aufsetz- oder Montagekran senkrecht von oben
her auf den Unterwagen in der Weise aufgesetzt wird, daß die auf
einem Kreisring angeordneten klauenartigen Stege des außenverzahnten
Ringes durch die Steglücken
des Halteringes greifen und bis in die Verriegelungsebene abgesenkt
werden. Anschließend wird
wiederum die den Oberwagen zu dem Unterwagen arretierende Verbindung,
die beispielsweise aus einer Bolzenverbindung bestehen kann, hergestellt, so
daß anschließend nur
durch Betätigung
des Antriebsritzels der außenverzahnte
Ring in seine gekuppelte Stellung gedreht werden kann. Anschließend werden
die Ringe miteinander verbolzt, so daß eine Rückdrehung in die entkuppelte
Stellung ausgeschlossen ist. Weiterhin wird die nur zur Montage
vorgenommene Verriegelung des Oberwagens gegenüber dem Unterwagen, die gleichsam
aus einer Drehmomentenstütze
besteht, wieder gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Bajonettverbindung läßt sich
mit äußerst geringer
Bauhöhe
ausführen,
so daß sie
nur zu einer geringfügigen
Vergrößerung der Gesamthöhe des Mobilkrans
führt.
Bei dem erfindungsgemäßen Mobilkran
bleibt der außenverzahnte Ring
auch nach dem Abheben des Oberwagens mit dem Antriebsritzel im Eingriff.
Hierdurch wird nicht nur das Abheben und Aufsetzen vereinfacht,
sondern das Antriebsritzel, das normalerweise zur Drehung des Kranoberwagens
relativ zum Unterwagen bereits vorhanden ist, kann dazu benutzt
werden, den außenverzahnten
Ring in seine gekuppelte Stellung zu verdrehen.
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Zweckmäßigerweise
wird die Drehung des außenverzahnten
Ringes in seine gekuppelte Stellung durch einen Anschlag begrenzt.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist vorgesehen, daß der
verzahnte Ring mit einem inneren radialen ringförmigen Steg versehen ist, dessen
in radialen Ebenen liegenden Stirnflächen ringförmige Laufflächen für zylindrische bzw.
leicht kegelige Wälzlagerkörper des
den verzahnten Ring mit dem Oberwagen verbindenden Axiallagers bilden,
daß die
obere Lauffläche
des Lagers die gedachte Verlängerung
des zylindrischen Ringfortsatzes schneidet und die untere Lauffläche dieser gegenüber radial
nach innen versetzt ist, und daß sich
der Ringfortsatz mit seiner unteren Stirnfläche auf einem radial nach innen
gerichteten Rand des Halteringes abstützt. Da die oberen Wälzkörper die vertikalen
Kräfte übertragen,
werden diese drehmomentenfrei über
den zylindrischen Ringfortsatz des mit der Außenverzahnung versehenen Ringes
auf den Fuß des
Halteringes oder aber eine ringförmige Druckplatte übertragen,
so daß eine
günstige
Einleitung der Druckkräfte
in den außenverzahnten
Ring oder Widerlager des Unterwagens erfolgt.
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Nach
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen,
daß der
Haltering mit einer äußeren Ringstufe
versehen ist, auf deren radialen Stirnfläche sich der außenverzahnte
Ring über eine
durch einen zylindrischen Fortsatz gebildete Ringschulter abstützen kann.
Diese Ausgestaltung wirkt sich insbesondere mit einer weiteren erfinderischen
Fortbildung günstig
aus, die darin besteht, daß die
untere Lauffläche
des ringförmigen
Stegs leicht konisch mit nach innen hin abfallender Schrägung ausgebildet
ist. Überträgt der Oberwagen
keine oder nur geringe Kräfte über die
unteren Wälzlagerkörper auf
die untere Laufflä che
des außenverzahnten
Ringes, kann in Kauf genommen werden, daß die oberen Mantellinien der
Wälzlagerkörper zu
der Lauffläche
eine leicht spitzwinkelige Stellung einnehmen. Werden die Kippkräfte größer, haben
die mit diesen Kippkräften
beaufschlagten unteren Wälzlagerkörper größere Kräfte auf
die Lauffläche
des Lagers zu übertragen,
so daß diese
Kräfte
bestrebt sind, den entsprechenden Ringabschnitt des außenverzahnten Ringes
nach außen
zu tordieren, wodurch die klauenartigen Stege verzahnend in Eingriff
geraten und der außenverzahnte
Ring sich über
seine äußere Ringschulter
auf der Ringstufe des Halterings abstützt. Durch diese Tordierung
des mit den Kippkräften
beaufschlagten Abschnitts des Ringes wird der zugehörige Abschnitt
der Lauffläche
des ringförmigen
Stegs angehoben, so daß die
leichte Schrägstellung
der Laufflächen
aufgehoben wird und sich die Wälzlagerkörper über die
volle Länge
ihrer Mantellinien auf der Lauffläche abstützen und höchste Kräfte übertragen können.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung des
Lagers zwischen dem außenverzahnten
Ring und dem inneren Lagerkörper
des Oberwagens ist somit auch eine Verkantung des Lagers ausgeschlossen,
die dadurch entstehen kann, wenn die beiden Laufflächen für die Wälzlagerkörper in
axialer Richtung miteinander fluchten.
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Bei
der Verbindung des Oberwagens mit dem Unterwagen ergibt sich das
Problem, daß zum Zwecke
der Kupplung die miteinander zu kuppelnden Teile bei ihrem Zusammenfügen sehr
genau zueinander ausgerichtet sein müssen, damit es beim Zusammenfahren
der Kupplungsteile nicht zu Beschädigungen kommt. Nach einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß der Oberwagen mit
mindestens zwei Druckmittel-Zylindern mit zur Mittellinie des außenverzahnten
Ringes parallelen Mittellinien versehen ist, deren mit Zentrierspitzen versehene
Kolbenstangen in zentrierende Boh rungen des Unterwagens greifen.
Beim Aufsetzen des Oberwagens zum Zwecke des kuppelnden Verbindens
mit dem Unterwagen werden die mit den Zentrierspitzen versehenen
Kolbenstangen aus den Druckmittel-Zylindern ausgefahren, so daß diese
zur Vorzentrierung in die Bohrungen eingeführt werden können. Ist
die Vorzentrierung erfolgt, wird der Oberwagen vollständig herabgelassen,
so daß die
miteinander zu kuppelnden Teile in zentrierter Form miteinander
in Eingriff kommen, so daß nach
dem Zusammenfahren der Kupplungsteile die Verriegelung erfolgen
kann.
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Zweckmäßigerweise
sind die Druckmittel-Zylinder Hydraulikzylinder, aus denen nach
dem Einführen
der Zentrierspitzen in die Bohrungen beim Aufsetzen des Oberwagens
auf den Unterwagen Druckmittel aus dem Zylinder über ein Überdruckventil verdrängt wird.
Durch diese Verdrängung
kann der Oberwagen langsam auf den Unterwagen aufgesetzt werden,
wobei die miteinander zu kuppelnden Teile in zentrierter Form zusammengefahren
werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigt
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1 einen
Schnitt durch den außenverzahnten
Ring und den Haltering im gekuppelten Zustand von Oberwagen und
Unterwagen im nicht tordierten Zustand des dargestellten Abschnitts
des Ringes,
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2 eine
der 1 entsprechende Darstellung, bei der jedoch der
dargestellte Abschnitt des außenverzahnten
Ringes aufgrund eines Kippmoments tordiert ist,
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3 einen
Schnitt durch den außenverzahnten
Ring und den Haltering im voneinander gelösten Zustand während des
Aufsetzens oder des Abhebens des Oberwa gens vom Unterwagen,
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4 eine
Draufsicht auf die Ringe im gekuppelten Zustand im Horizontalschnitt
längs der
Linie IV-IV in 1,
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5a eine Draufsicht auf einen Abschnitt des
Halteringes,
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5b die Stellung des zugehörigen Abschnitts
des Ringes im eingedrehten und somit verriegelten Zustand,
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5c die Stellung des zugehörigen Abschnitts
des Ringes im entriegelten Zustand,
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6 eine
Seitenansicht der miteinander zu kuppelnden Teile von Ober- und
Unterwagen im Zustand der Vorzentrierung, in dem die Zentrierspitzen der
Hydraulikzylinder gerade in die Zentrierbohrungen des Unterwagens
eingreifen,
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7 eine 6 entsprechende
Darstellung, in der der Oberwagen zentriert auf den Unterwagen aufgesetzt
ist, und
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8a–8e die unterschiedlichen Ausfahrzustände der
Zentrierzylinder und der Eingriff der Kolbenstangen mit Zentrierspitzen
in die Zentrierbohrungen in aufeinanderfolgenden Schritten.
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Mit
dem Oberwagen 1 sind durch einen Kranz von Dehnschrauben 2 ein
oberer Lagerring 3 und ein unterer Lagerring 4 verschraubt.
Der obere Lagerring 3 ist mit einer Lauffläche 5 und
der untere Lagerring mit einer Lauffläche 6 versehen. In
die die Laufflächen 5, 6 enthaltende
Ringnut greift ein radialer ringförmiger Steg 7 eines
mit einer Außenverzahnung 8 versehenen
Ringes 9, der mit Lagerlaufbahnen 10, 11 versehen
ist, die in axialer Richtung zu den Lagerlaufflächen 5, 6 parallel
sind. Auf den Lagerlaufflächen 5, 10 laufen
zylindrische oder kugelförmige
Wälzlagerkörper 12 und
auf den Lagerlaufflächen 6, 11 zylindrische,
leicht kegelige oder kugelförmige
Wälzlagerkörper 13.
Durch die Lager mit den Lagerkörpern 12, 13 ist
der außenverzahnte
Ring 9 drehbar mit den Lagerringen 3, 4 des
Oberwagens 1 verbunden.
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Mit
dem Unterwagen 16 ist ein Haltering 17 durch einen
Kranz von Dehnschrauben 18 verschraubt. Der Haltering 17 besitzt
einen inneren flanschförmigen
Ringfortsatz 19, der gleichsam ein Fußteil des Halteringes 17 bildet.
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Der
Haltering 17 ist an seinem äußeren oberen Rand mit einer
Ringstufe 20 versehen, auf die sich der außenverzahnte
Ring durch eine Ringschulter 21 abstützt, die durch einen äußeren zylindrischen
Fortsatz 22 gebildet ist.
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Durch
eine Ringnut 24 ist von dem äußeren zylindrischen Fortsatz 22 ein
innerer zylindrischer Ringfortsatz 25 getrennt, der sich
auf einer ringförmigen
Abstützfläche 26 des
flanschförmigen
Fusses 19 des Halteringes 17 abstützt. Der
mit der Verschraubung 18 versehene Teil des Halteringes 17 liegt
teilweise in der zwischen den zylindrischen Fortsätzen 22, 25 gebildeten
Nut des außenverzahnten
Ringes 9.
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Die
Lagerlauffläche 10 des
außenverzahnten
Ringes 9 liegt oberhalb des zylindrischen Ringfortsatzes 25,
so daß die über die
Lagerkörper 12 eingeleiteten
Druckkräfte
direkt über
den zylindrischen Ringfortsatz 25 in die Abstützfläche 26 des
inneren flanschförmigen
Fußteils 19 des
Halteringes 17 geleitet werden, ohne eine Verdrehung des
Ringes 9 zu bewirken.
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Die
Lauffläche 11 an
dem radialen ringförmigen
Steg 7 des außenverzahnten
Ringes 9 liegt nach innen versetzt zu der Lauffläche 10,
so daß tordierende
Kippkräfte
von miteinander verzahnten klauenartigen Stegen 30, 31 und
der sich auf der Ringstufe 20 abstützenden Ringschulter 21 des
außenverzahnten Ringes 9 aufgenommen
werden.
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Die
klauenartigen Stege 30, 31 sind einerseits radial
nach innen ragend an dem Haltering 17 und radial nach außen ragend
an dem zylindrischen Ringfortsatz 25 des außenverzahnten
Ringes 9 angeordnet.
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Wie
in 1 dargestellt ist, ist die untere Lagerlauffläche 11 des
radialen ringförmigen
Steges 7 des außenverzahnten
Ringes 9 leicht konisch mit nach innen hin abfallender
Schrägung
ausgebildet. Haben die Lagerkörper 13 ein
Kippmoment aufzunehmen (siehe 2), wirken
auf die Lagerfläche 11 Druckkräfte in Richtung
des Pfeils A, die den entsprechenden Ringabschnitt des aussenverzahnten
Ringes 9 in Richtung des Pfeils B zu tordieren trachten. Aufgrund
dieser Reaktionskräfte
wird die Lagerfläche 11 angehoben,
so daß die
Lagerkörper 13 über die Länge ihrer
Mantellinien auf diesen ablaufen können und höchste Reaktionskräfte übertragen
werden können.
Aufgrund der durch die Reaktionskräfte bewirkten Tordierung des
entsprechenden Ringabschnitts des außenverzahnten Ringes 9 geraten
in diesem Ringabschnitt die klauenartigen Stege 30, 31 in
verzahnenden Eingriff und die Ringschulter 21 stützt sich
auf der Ringstufe 20 ab. Dadurch wird die gesamte Verbindung
sehr steif, ohne daß es
zu einer Verkantung oder einem Verklemmen der Lagerkörper 12, 13 kommt.
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3 zeigt
zum einfacheren Verständnis
der 1 und 2 Ober- und Unterwagen 1, 16 im voneinander
getrennten Zustand.
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In 4 ist
in Draufsicht der Verriegelungszustand des Halterings 17 mit
dem Ring 9 dargestellt. Im linken oberen Quadranten erkennt
man einen zur Verriegelung verwendeten, radial sich durch fluchtende
Bohrungen beider Ringe 17, 9 erstreckenden Verriegelungsbolzen 40 im
eingefahrenen Zustand (Verriegelungszustand): Im rechten oberen
Quadranten ist dieser Bolzen 40 im ausgefahrenen Zustand
dargestellt.
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Anhand
der 5a bis 5c soll
noch einmal die relative Lage der Ringe 9, 17 im
offenen bzw. entriegelten Zustand einerseits, und im verriegelten
Zustand andererseits erläutert
werden.
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In 5a ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt
des Halteringes 17 dargestellt. In 5b und 5c sind zwei Drehstellungen eines entsprechenden Abschnittes
des Ringes 9 dargestellt. Man erkennt, daß die Stege 31 des
Ringes 9 an den gleichen Stellen angeordnet sind, wie die
Stege 30 des Halteringes 17. In diesem Zustand
hintergreifen sich die Stege 30, 31, so daß man in
diesem Zustand den Oberwagen nicht durch einfaches Anheben vom Unterwagen
trennen kann. Die hierzu notwendige Drehlage des Ringes 9 in
bezug auf Haltering 17 ist in 5c dargestellt.
Hier erkennt man, daß die
Stege 31 des Ringes 9 so zwischen den Stegen 30 des
Ringes 17 angeordnet sind, daß sich die Stege 30, 31 nicht
hintergreifen, so daß ein
Trennen von Unter- und Oberwagen ohne weiteres möglich ist.
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Wie
aus den 6 und 7 ersichtlich
ist, sind mit Konstruktionsteilen des Oberwagens 2 Hydraulikzylinder 40 verbunden,
deren vertikalen Mittellinien parallel zu der Mittellinie des außenverzahnten Ringes 9 verlaufen.
Aus den Hydraulikzylindern 40 sind Kolbenstangen 41 ausfahrbar,
die mit konischen Zentrierspitzen 43 versehen sind. Zur
Zentrierung des Oberwagens während
des Aufsetzens auf den Unterwagen ist der Unterwagen mit Zentrierbohrungen 42 versehen,
die in ihrer Lage zu den Zentrierzylindern derart ausgerichtet sind,
daß nach
dem Eingriff der Kolbenstangen 41 in die Zentrierbohrungen die
zu kuppelnden Teile lagerichtig zusammengefahren und anschließend verriegelt
werden können.
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Aus 6 ist
der Zustand ersichtlich, in dem konische Zentrierspitzen gerade
in die Zentrierbohrungen eingeführt
worden sind, was wegen des Durchmessers der Zentrierbohrungen einfach
zu bewerkstelligen ist.
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Aus 7 ist
der Zustand ersichtlich, in dem nach dem zentrierenden Eingriff
der Kolbenstangen 41 in die Zentrierbohrungen 42 eine
Zentrierung der Kupplungsteile erfolgt und der Oberwagen auf den Unterwagen
nach dem zentrierten Zusammenfahren der Kupplungsteile abgesetzt
worden ist.
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Aus
den 8a bis 8d sind
die unterschiedlichen Phasen während
des zentrierenden Zusammenfahrens von Ober- und Unterwagen bzw.
der zu zentrierenden Teile ersichtlich.
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8a zeigt den Zustand, in dem die Kolbenstangen 21 zum
Zwekke des zentrierenden Eingriffs in Zentrierbohrungen 42 ausgefahren
sind.
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8b zeigt den Zustand, in dem die konischen
Zentrierspitzen der Kolbenstange gerade in die Zentrierbohrungen 42 eingreifen.
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8c zeigt die miteinander zu kuppelnden Teile
nach dem Vorzentrieren durch die Zentrierzylinder. Nach diesem Zentrieren
werden Kolbenstangen durch Verdrängung
von Hydrauliköl
aus den Zentrierzylindern eingefahren, bis die miteinander zu kuppelnden
Teile in der aus 8e ersichtlichen
Weise zusammengefahren sind, so daß nur noch die Verriegelung
zu erfolgen braucht.