DE2550585C3

DE2550585C3 - Schwenkantrieb für Hebezeuge

Info

Publication number: DE2550585C3
Application number: DE2550585A
Authority: DE
Inventors: David J. Manitowoc Wis. Pech
Original assignee: Manitowoc Co Inc
Current assignee: Manitowoc Co Inc
Priority date: 1974-11-11
Filing date: 1975-11-11
Publication date: 1981-04-16
Also published as: FR2290384B1; NL170832C; NL170832B; JPS5172041A; US4013174A; DE2550585A1; NL7513196A; FR2290384A1; GB1476580A; DE2550585B2; JPS5841277B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb für Hebezeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein derartiger Schwenkantrieb für Hebezeuge ist aus der DE-AS 12 01 644 bekannt. Nachteilig ist es bei dem bekannten Schwenkantrieb, daß sich das Antriebsritzel bei abgeschalteten Antriebseinrichtungen von dem Zahnkranz lösen kann, da es nur mittels eines hydraulisch betätigbaren Anpreßkolbens in Eingriff mit dem Zahnkranz gehalten wird. Dieser Nachteil wird bei einer Variante des bekannten Schwenkantriebs dadurch vermieden, daß das Antriebsritzel mit Hilfe von zwei Sätzen von Führungsro'len ständig in Eingriff mit dem Zahnkranz gehalten wird. Dafür ergibt sich bei dieser Variante des Schwenkantriebs der Nachteil, daß bei starken Windkräften, welche am Ausleger des Hebezeugs angreifen und diesen wie eine Windfahne zu schwenken versuchen, eine Drehung des Antriebsritzels erzwungen wird, die bei einem hydraulischen Antrieb zu einem übermäßigen Druckaufbau und damit zu einer Zerstörung der hydraulischen Einrichtungen und/oder der Antriebsritzel/Zahnkranz-Anordnung führen kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Antriebsritzel einerseits ständig im Eingriff mit dem Zahnkranz zu halten, so daß auch beim Einschalten der Antriebseinrichtungen nach einer Betriebspause nicht mit Störungen oder Schaden zu rechnen ist, wie sie bei dem bekannten Schwenkantrieb auftreten können, und andererseits dafür Sorge zu tragen, daß durch äußere Kräfte erzwungene Schwenkbewegungen des Oberwagens des Hebezeugs keine Überlastung des hydraulischen Systems durch den erzwungenen Antrieb des Antriebsritzels zur Folge haben.

Diese Aufgabe wird bei einem Schwenkantrieb gemäß dem Patentanspruch dadurch gelöst, daß zusätzlich eine Druckfeder zum Anpressen des Ritzels gegen den Zahnkranz und der Führungsrolle gegen den Führungsflansch bei abgeschalteten Pumpeinrichtungen vorgesehen ist, daß zwischen dem Motor und den selektiv arbeitenden Pumpeinrichtungen umsteuerbare Zu- und Ableitungen vorgesehen sind, weiche über ein normalerweise offenes Ventil unmittelbar miteinander verbindbar sind, und daß das Ventil mittels eines zugeordneten Betätigungselementes für die Dauer des Arbeitens der selektiv arbeitenden Pumpeinrichtungen schließbar ist.

Ausführungsformen des Schwenkantriebs gemäß der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Teilseitenansicht eines Hebezeugs, näm-Hch eines Krans, mit einem Schwenkantrieb gemäß der Erfindung;

F i g. 2 eine vergrößerte Teildraufsicht auf den Kran gemäß F i g. 1 mit Teilen der Rollen-Drehkranz-Anordnung des Krans;

F i g. 3 eine weitere vergrößerte Teildraufsicht mit einer ersten Ausführungsform eines Schwenkantriebs gemäß der Erfindung, welche in ausgezogenen Linien dargestellt ist, und mit einer zweiten Ausführungsform eines Schwenkantriebs gemäß der Erfindung, welche in

<o gestrichelten Linien dargestellt ist;

F i g. 4 und F i g. 5 vergrößerte Teilquerschnitte längs der Linie 4-4 bzw. 5-5 in F i g. 3;

F i g. 6 einen Querschnitt längs der Linie b-6 in F i g. 5 und

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Hydraulikkreises für einen Schwenkantrieb gemäß der Erfindung. Im einzelnen zeigt Fig. 1 der Zeichnung ein Hebezeug in Form eines Krans 10 mit einem Oberwagen 12, welcher einen Kranausleger 14, einen Mast 16. eine Strebe 18, eine hintere Halterung 20 und einen Flaschenzug 22 für das Heben des Auslegers trägt. Wie F i g. 2 zeigt, besitzt der Kran 20 einen Unterwagen 28, welcher normalerweise von einem Raupenfahrwerk 30 angetrieben wird. Der Unterwagen 28 besitzt einen Königszapfen 32, um welchen der Oberwagen 12 drehbar ist, und eine Zahnkranz-Drehkranz-Anordnung 34 (F ig. 1), an der sich der Oberwagen 12 abstützt

Der Kran 10 besitzt ferner eine Rollen-Drehkranz-Anordnung 36 mit einem verstärkten Drehkranz 38, der

β" mit Hilfe von Blöcken 40 oder dergleichen über dem Boden gehalten wird. Der Unterwagen 28 besitzt ferner seitlich im Abstand voneinander angeordnete Stützrahmen 42, welche den Drehkranz 38 überspannen und starr mit diesem verbunden sind. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die Stützrahmen 42 auf den Außenseiten des Raupenfahrwerks 30 und tragen an ihren Enden Aufbockvorrichtungen 44. Gemäß F i g. 2 besitzt eine Kranauslegerstütze 48

zwei seitliche Ansätze 64. Ferner sind zum Drehen des Oberwagens 12 gegenüber dem Unterwagen 28 zwei Schwenkantriebsvorrichtungen 70 vorgesehen. Längs des inneren Umfangs des Drehkranzes 38 ist ein Zahnkranz 72 starr befestigt Ferner trägt die Kranauslegerstütze 48 ein schwenkbares Verbindungsstück 73, an dessen freiem Ende ein Antriebsritzel 74 drehbar gelagert ist, welches in Eingriff mit dem Zahnkranz 72 bringbar ist (Fig.3, 5 und 6). Konzentrisch zu dem Zahnkranz 72 ist ein Führungsflansch 76 am inncs-en Umfang des Drehkranzes 38 montiert Ferner ist konzentrisch zu dem Antriebsritzel 74 eine Führungsrolle 78 montiert

Ein hydraulischei Betätigungselement 80 dient dazu, während des normalen Schwenkvorganges das Antriebsritzel 74 in Eingriff mit dem Zahnkranz 72 zu drücken und außerdem die Führungsrolle 78 gegen den Führungsflansch 76 zu drücken. Durch geeignete Wahl des Durchmessers der Führungsrolle 78 gegenüber der Tiefe der Zähne des Antriebsritzels 74 und des Zahnkranzes 72 kann die Eingriffstiefe der Zähne der beiden Bauteile so eingestellt werden, daß der tote Gang des Antriebsritzels 74 unabhängig von Exzentrizitäten oder anderen Unregelmäßigkeiten des Zahnkranzes 72 im wesentlichen konstant bleibt

Da die Führungsrolle 78 die Tiefe des Eingriffs zwischen den Zähnen des Antriebsritzels 74 und denen des Zahnkranzes 72 im wesentlichen konstant hält ist eine Präzisionsbearbeitung des Zahnkranzes mit engen Toleranzen nicht wesentlich.

Für den Antrieb jedes Antriebsritzels 74 i't ein reversibler hydraulischer Motor 82 vorgesehen, der von dem schwenkbaren Verbindungsstück 73 getragen wird und mit dessen abgehender Welle 86 eine Antriebswelle 84 für das Antriebsritzel 74 verbunden ist. Die Antriebswelle 84 ist in Lagern im Inneren eines Gehäuses 88 am freien Ende des Verbindungsstücks 73 gelagert (Fig. 5). Fig. 7 zeigt ein schematisches Diagramm der Energiequelle und des Hydraulikkreises zum Antreiben des als Schwenkmotor dienenden hydraulischen Motors 82. Die Energiequelle weist vorzugsweise eine Brennkraftmaschine 90 auf. welche über ein Getriebe 94 zwei reversible Pumpen 92 mit veränderlicher Förderleistung antreibt.

Die Hydraulikflüssigkeit wird von den Pumpen 92 aus einem Tank % angesaugt, und zwar über Förderleitungen 98, in denen sich jeweils ein Filter 100 befindet. )ede der Pumpen 92 ist mit einer Steuerung 102 versehen, die dazu dient, die Forderleitung sowie die Strömungsrichtung durch umsteuerbare Zu- und Ableitungen 104, 106 zu den beiden Motoren einzustellen. Das Gehäuse der beiden Pumpen 92 ist ferner jeweils mit einer Sammelleitung 108 verbunden, die zu dem Tank 96 führt und in der ein Wärmeaustauscher 109 vorgesehen ist. Außerdem ist eine Rücklaufleitung 110 vorgesehen, über welche Leckflüssigkeit, insbesondere Öl, aus den Gehäusen der Motoren 82 abführbar ist.

Zur Zuführung von Druckmittel zu den hydraulischen Betätigungselementen 80 ireibt die Brennkraftmaschine 90 ferner über eine abgehende Welle 114 des Getriebes 94 eine Pumpe 112 mit fr · ■. · ι ..: derleistung. Die Pumpe 112 saugt das Druckmittel aus dem Tank % über eine der Förderleitungen 98 an und führt sie den Betätigungselementen 80 über eine Zuleitung 116 zu. Mit der Zuleitung 116 ist ein Überdruckventil 118 verbunden, so daß der an den Betätigungselementen 80 wirksame Druck beim Arbeiten der Schwenkantriebsvorrichtung konstant gehalten wird. Die der Zuleitung 116 abgewandte Seite des Überdruckventils 118 ist mit der Sammelleitung 108 verbunden.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform des Schwenkantriebs sind Einrichtungen vorgesehen, um die von den Betätigungselemenien ausgeübten Gegenkräfte nicht über die Ladebaumstütze 48 auf den Königszapfen 32 zu übertragen, sondern stattdessen auf den Drehkranz 38. Zu diesem Zweck ist gemäß F i g. 3 der Zeichnung längs des äußeren Umfangs des

ίο Drehkranzes 38 eine Abrollbahn 120 vorgesehen, an der sich eine Druckrolle 122 abstützt Die Druckrolle 122 ist an einem Hebelarm 124 montiert, der seinerseits schwenkbar an einem Bügel 126 eines der seitlichen Ansätze 64 befestigt ist Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das eine Ende des hydraulischen Betätigungselements 80a an einer Lasche 128 des zugeordneten seitlichen Ansatzes 64 angelenkt während das andere Ende an einer Gelenkhebelanordnung 130 angelenkt ist, welche den Hebelarm 124 mit einer weiteren Lasche 132 am Motor 82 verbindet Wie man sieht, werden bei Ansteuerung des Betätigungselementes 80a das Ritze! 74 und die Führungsrolle 78 gegen den Zahnkranz 72 bzw. den Führungstlansch 78 gezogen, wobei die entsprechende Gegenkraft von der Druckrolle 122 «iuf die Abrollbahn 120 längs des äußeren Umfangs des Drehkranzes 38 übertragen wird.

Wie Fig. 3 zeigt, ist das Verbindungsstück 73 mittels eines Zapfens 133 an einem mit dem Ansatz 64 verbundenen Bügel 134 angelenkt Wie F i g. 4 zeigt, ist das eine Ende des Betätigungselements 80 an einer Lasche 136 der Kranauslegerstütze 48 angelenkt, während sein anderes Ende an einer Lasche 138 des Motors 82 angelenkt ist Vorzugsweise verläuft das Verbindungsstück 73 im wesentlichen tangential zum Teilkreis des Antriebsritzels 74 und des Zahnkranzes 72. so daß die Antriebskraft im wesentlichen über die Achse des Zapfens 133 in dem Bügel 134 übertragen wird. Beim Ausführungsbeispiel sind zwei Antriebsritzel 74 gezeigt, die von Verbindungsstücken 73 getragen werden, welche an den Bügeln 134 der Ladebaumstütze 48 angelenkt sind. Es versteht sich, daß zusätzliche Antriebsritzel 74 und Antriebsmotoren vorgesehen werden können, welche an anderen Rahmenteilen montiert werden können, die ausgehend vom Oberwagen 12 bis in die Nähe des Drehkranzes 38 reichen.

Dem Fachmann ist es bekannt, daß der Oberwagen, insbesondere der Kranausleger 14 und der Mast 16 des Krans 10, eine beträchtliche Angriffsfläche für Windkräfte bieten. Wenn sich die Windrichtung ändert, insbesondere bei böigem Wetter, ergeben sich folglich beträchtliche Kräfte, welche auf den Oberwagen 12 einwirken und die Tendenz haben, diesen, ähnlich wie eine große Wetterfahne, um den Unterwagen 28 zu drehen. Das von den Windkräften induzierte Drehmoment führt nicht nur zu Trägheitskräften und Reibung, sondern ist unter Umständen auch dem von den Motoren 82 erzeugten Drehmoment entgegengesetzt, wenn die Antriebsritzel 84 längs des Zahnkranzes 72 abrollen. Es versteht sich, daß unter diesen Bedingungen

bo die Motoren 82 als Pumpen arbeiten können, wobei das Gegendrehinoment von dem ursprünglich in den Motoren und in den vertauschbaren Zu- und Ableitungen 104 und 106 erzeugten Druck abhängig ist. Wenn die Strömung in den Leitungen 104, 106 tatsächlich blockiert wird, beispielsweise durch die Pumpen 92, welche über das Getriebe 94 mit der Brennkraftmaschine 90 verbunden sind, dann baut sich in den Leitungen 104, 106 ein gewaltiger Druck auf, so daß das von den

Antriebsritzeln 74 auf den Zahnkranz 72 ausgeübte Gegendrehmoment sehr hoch wird. Hierdurch werden wiederum zwischen den Antriebsritzeln und dem Zahnkranz Kräfte wirksam, die die Tendenz haben, die Zähne auseinanderzudrücken, und dazu führen können, daß die Zähne brechen oder aufgrund eines teilweisen Auseinanderrückens bei hoher Belastung unregelmäßig und schnell abgenutzt werden, falls keine Entlastung herbeigeführt wird.

Gemäß der Erfindung sind nun Einrichtungen vorgesehen, um den Druckaufbau in den Leitungen 104, 106 zu vermindern und damit das Drehmoment, welches aufgrund der Windkräfte auf die Antriebsritzel ausgeübt wird, wenn die Brennkraftmaschine 90 und die Pumpen 92 nicht laufen. Zu diesem Zweck sind den Leitungen 104, 106 mittels Leitungen 154, 156 Ventile 152 parallelgeschaltet, über die die hydraulische Flüssigkeit unter Umgehung der Pumpen 92 abfließen kann, wenn die Ventile 152 geöffnet sind. Hierdurch wird der Druckaufbau in den Leitungen 104, 106 stark reduziert, wobei der Restdruck nur noch durch die Strömungsquerschnitte bestimmt ist. Damit werden aber auch das Gegendrehmoment an den Antriebsritzeln 74 und die Kräfte, die dazu tendieren, die Antriebsritzel von dem Zahnkranz 72 abzuheben, beträchtlich verringert.

Wenn die Brennkraftmaschine 90 abgeschaltet wird, werden die Ventile 152 automatisch aufgrund einer geeigneten Vorspannung geöffnet. Wie F i g. 7 zeigt, ist ein federbelastetes Betätigungselement 158 vorgesehen, dessen Kolbenstange mit den Ventilen 152 derart verbunden ist, daß diese normalerweise im geöffneten Zustand gehalten werden. Der Zylinder des Betätigungselements 158 ist über eine Leitung 160 mit der Druckseite einer der Pumpen 92 verbunden, so daß ihm, wenn die Pumpe 92 durch den Motor 90 angetrieben wird, Druckmittel zugeführt wird. Der Druck im Zylinder des Betätigungselements 158 drückt die Feder zusammen, so daß die Ventile 152 geschlossen werden.

Hierdurch werden die Pumpen 92 wieder direkt mit den Motoren 82 verbunden, so daß der Schwenkanlrieb wieder normal arbeitet, wie dies oben beschrieben wird.

Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, um die

Antriebsritzel 74 ständig in Eingriff mit dem Zahnkranz 72 zu halten, wenn die Brennkraftmaschine 90 und die Pumpen 92 und 112 abgeschaltet sind. Zu diesem Zweck ist zwischen der Kranauslegerstütze 48 und dem Gehäuse 88 eine Druckfeder 162 angeordnet, welche, wie dies F i g. 3 und 4 zeigen, das Antriebsritzel 74 gegen den Zahnkranz 72 drückt und außerdem die Führungsrolle 78 gegen den Führungsflansch 76. Vorzugsweise ist die Feder 162 oberhalb von und parallel zu dem Betätigungselement 80 mittels Laschen 164 und 166 an der Ladebaunistütze 48 bzw. an dem Gehäuse 88 gehaltert. Es versteht sich jedoch, daß diese Art der Befestigung geändert oder sogar umgekehrt gestaltet werden kann, je nachdem, welcher Platz bei einer bestimmten Maschine zur Verfügung steht. Man erkennt ferner, daß aufgrund der Tatsache, daß die

2¹J Ventile 152 geöffnet sind, wenn die Brennkraftmaschine 90 abgeschaltet ist, das Drehmoment, welches auf die Antriebsritzel wirkt, verringert ist, und daß auch die Kräfte verringert sind, die die Tendenz haben, das Antriebsritzel und den Zahnkranz voneinander zu trennen, so daß die von der Feder 162 aufzubringenden Gegenkräfte nur einen Bruchteil der Kraft betragen, die an den Betätigungselementen 80 während einer normalen Schwenkbewegung wirksam ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Schwenkantrieb für Hebezeuge, insbesondere Kräne, mit einem um einen Königszapfen schwenkbaren Oberwagen, der sich mittels Rollen auf einem Drehkranz abstützt, mit einem daran montierten und dazu im wesentlichen konzentrischen, bis in die Nähe des Drehkranzes reichenden Rahmenelement, mit einem Zahnkranz an einer der Umfangsflächen des Drehkranzes, mit am Rahmenelement vorgesehenen Befestigungseinrichtungen zur Lagerung mindestens eines normalerweise mit dem Zahnkranz kämmenden Antriebsritzels, das relativ zu dem Zahnkranz verschiebbar ist, mit einem zu dem Zahnkranz konzentrischen Führungsflansch am Drehkranz, mit einer dem Antriebsritzel zugeordneten, sich am Führungsflansch abstützenden, drehbar am Rahmenelement gelagerten Führungsrolle, mi! einem reversiblen, hydraulischen Motor zum Antreiben des Antriebsritzels und damit zum Schwenken des Oberwagens um den Königszapfen, mit einem hydraulischen Betätigungselement zum Anpressen von Antriebsritzel und Führungsrolle gegen den Zahnkranz bzw. den Führungsflansch und mit hydraulischen Pumpeinrichtungen, mit deren Hilfe dem hydraulischen Motor während einer Schwenkbewegung selektiv und dem Betätigungselement kontinuierlich ein Druckmittel zuführbar ist, d a durch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Druckfeder (162) zum Anpressen des Ritzels (74) gegen den Zahnkranz (72) und der Führungsrolle (78) gegen den Führungsflansch (76) bei abgeschalteten Pumpeinrichtungen (90,112) vorgesehen ist, daß zwischen dem Motor (82) und den selektiv arbeitenden Pumpeinrichtungen (Pumpen 92) umsteuerbare Zu- und Ableitungen (104, 106) vorgesehen sind, welche über ein normalerweise offenes Ventil (152) unmittelbar miteinander verbindbar sind, und daß das Ventil (152) mittels eines zugeordneten Betätigungselementes (158) für die Dauer des Arbeitens der selektiv arbeitenden Pumpeinrichtungen (Pumpen 92) schließbar ist.