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Bicherheits-Drehmomentbegrenzer an einem Knickarmausleger ~~~~~~~~~~~
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Die Erfindung betrifft einen
Drehmomentbegrenzer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Es sind bereits Drehmomentbegrenzer der erwähnten Art an Kaickarmauslegern
von Kranen bekannt, bei denen das Oberdruckventil auf einen konstanten Grenzwert
eingestellt ist. Wenn der Enickarmausleger um eine Hochachse geschwenkt wird und
dabei mit seinem Ballast tragenden freien Ende gegen Hindernisse anschlägt, beispielsweise
gegen einen Pfahl, so spricht das Uberdruckventil an, wobei entweder eine Überlastung
des Hydraulikantriebes oder eine entsprechende Reaktion eines dem Kran zugeordneten
Fahrwerkes vermieden wird. Hierbei ist zweckmäßig das überdruckventil auf einen
solchen Grenzwert eingestellt, welcher einem voll ausgefahrenen Enickarmausleger
und damit dem vollen auf den Knickarmausleger wirksamen Gegendrehmoment des Hindernisses
angepaßt ist. In diesem Zusammenhang spielt es keine wesentliche Rolle, daß bei
kleineren Auslegerradien des Knickarmauslegers der Grenzwertdruck des Uberdruckventils
auf einen höheren Wert eingestellt sein könnte (entsprechend dem reduzierten Drehmomentarm
des Auslegers), weil in jedem Fall ein Kran oder ein Bagger nicht dazu ausgelegt
wird, mit seinem Ausleger möglichst hohe Schwenkdrehmomente um die Hochachse zu
erzielen.
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Neben Eraten werden jedoch in steigendem Maß auch schwenkbare fluidbetätigte
Knickarmausleger auf einem Fahrwerk verwendet, welche nicht die Funktionen eines
Kranes oder Baggers ausüben, sondern vielmehr zur Aufnahme eines Böschungsgrasmähkopfes
bestimmt sind, wobei im Betrieb der Enickarmausleger quer zur Fahrtrichtung ausgeschwenkt
ist und der Mähkopf einen Randstreifen, beispielsweise neben einer Straße oder einem
Bahndamm, mäbtO Hierbei treten häufiger Hindernisse auf, die teils fest im Boden
sitzen, so daß der Cnickarmausleger in der Lage sein muß, eine Ausweichschwenkbewegung
entgegen der Fahrtrichtung um die Hochachse auszuführen, teils aber auch bei genügendem
Kraftaufwand wegschiebbar sind, beispielsweise im Falle mehr oder minder schwerer
Steinbrocken, wenn ein vorgegebenes Widerstandsdrehmoment am freien Ende des Knickarmauslegers
nicht überschritten wird. Nun kann der Auslegerradius eines Knickarmauslegers beispielsweise
im Vergleich zu einem starren Ausleger eines Helling-Kranes sehr stark verändert
werden. Es leuchtet daher ein, daß bei einem Böschungsgrasmäher die von einem Bodenhindernis
auf das Auslegerende ausgeübte Gegenkraft umso größer sein kann, je kleiner der
jeweilige Auslegerradius ist Hat bei maximalem Auslegerradius das Uberdruckventil
beim Auftreffen auf ein bestimmtes, an sich bewegliches Bodenhindernis angesprochen
und ist der Ausleger dem Hindernis ausgewichen, so wäre eine solche Ausweichbewegung
bei geringerem eingestellten Auslegerradius unter Zugrundelegung ein und desselben
Fluidantriebes in jedem Fall nicht erforderlich. Verwendet man hingegen ein fest
eingestelltes Uberdruckventil gemäß dem eingangs abgehandelten Stand der Technik,
so wird der Tatsache nicht Rechnung getragen, daß bei verringertem Auslegerradius
die Gegenkraft entsprechend größer sein kann, ohne daß dies schädliche Rückwirkungen
auf die Haftung des Fahrwerks oder den Fluidantrieb hat, sofern nur das Schwenkdrehmoment
konstant bleibt.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer gegenüber dem Stand
der Technik verbesserten Anordnung, bei welcher der Grenzdruck des tlberdruckventils
umso höher eingestellt werden kann,
je geringer der gerade eingestellte
Auslegerradius ist. Erreicht wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs
1.
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Der Erfindungsgedanke geht davon aus, daß derjenige der beiden Knickarme,
welcher der Schwenkachse benachbart ist, meist in einem spitzen Winkel zur Horizontalen
eingestellt wird, wobei dieser Winkel im Betrieb nur einer verhältnismäßig geringen
Änderung unterworfen wird. Hingegen wird der das freie Ende des Auslegers bildende
Knickarm gegenüber dem erstgenannten Enickarm in einem verhältnismäßig großen Winkelbereich
geschwenkt, wobei der Ausleger-Enickwinkel sich etwa im Bereich von 90 - 1200 verändern
kann. Infolgedessen setzt sich der wirksame Auslegerradius aus zwei Größen zusammen,
namlich der im wesentlichen konstanten Projektion des erstgenannten Knickarmes auf
die Horizontale und der Projektion des zweitgenannten Knickarmes auf die Horizontale,
welche einen Wertebereich von Null bis zur vollen Länge dieses Knickarmes erreichen
kann. Durch die Koppelung des einstellbaren Grenzwertdruckes des Überdruckventils
mit dem Ausleger-Knickwinkel läßt sich die vom Knickarmausleger auf ein Bodenhindernis
ausgeübte Kraft entsprechend dem jeweils eingestellten Auslegerradius verändern.
Dies hat zur Folge, daß bei schwer beweglichen Bodenhindernissen diese nach Möglichkeit
beiseite geschoben werden, wenn dies der gerade eingestellte Auslegerradius noch
zuläßt, während lediglich in dem Fall, wenn der eingestellte Auslegerradius zu groß
ist, eine Ausweichbewegung stattfindet. Es versteht sich, daß bei einer Ausweichbewegung
des Knickarmauslegers ein dem Bodenhindernis benachbarter Bereich nicht gemäht wird.
Durch den Erfindungsgedanken wird erreicht, daß diese an sich unerwünschten Stellen
in ihrer Anzahl geringer als bei einem fest eingestellten übers druckventil gehalten
werden.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutern.
Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines auf einem Trag
fahrzeug
angeordneten Böschungsgrasmähers in Ansicht von hinten sowie in stark schematisierter
Darstellung, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Stellgliedes zur Einstellung des
Grenzwertdruckes an einem Überdruckventil in Verbindung mit einem dieses Stellglied
antreibenden Ausleger-Knickarmstellglied, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines in
Verbindung mit der Erfindung anwendbaren überdruckventils mit einstellbarem Grenzwertdruck
im Axialschnitt sowie in teilweiser schematischer Darstellung.
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Auf einem Tragfahrzeug 1 mit einer Fahrerkabine 2 ist im rückwärtigen
Teil um eine Hochachse H ein Knickarmausleger mit Knickarmen b, c mittels eines
hydraulisch betätigten Motors M schwenkbar, wobei ständig ein überdruckventil 3
gemäß Fig. 3 von einem dem jeweils anliegenden Drehmoment um die Hochachse H proportionalen
Fluiddruck beaufschlagt wird Der Hydraulikmotor M wird seinerseits, wie in Fig.
3 veranschaulicht ist, von einer Hydraulikpumpe P angetrieben, wobei das überdruckventil
3 im Nebenschluß zu dem Hydraulikmotor M angeordnet ist In Fig 1 ist der Knickarm
c in drei verschiedenen Einstellunger veranschaulicht, nämlich in einer ausgezogenen
Stellung, einer strichp77nktierten Stellung und einer Punkt-Punkt-gestrichelten
Stellung, Lediglich für die ausgezogene Stellung des Knickarmes c ist eine Last
L in Form eines Arbeitsgerätes, vorzugsweise Böschungsgrasmähers, veranschaulicht
In der ausgezogenen Stellung ergibt sich insgesamt für den Knickarmausleger bestehend
aus den Knickarmen b und c ein Auslegerradius a, der sich aus einem im wesentlichen
konstanten Auslegerradius a1 und einem stark variablen Auslegerradius a2 zusammensetzt.
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Wird der Ausleger-Knickwinkel zwischen den Knickarmen b und c mit
w bezeichnet, so folgt: a = a1 + cos W 0 9O04w18O
Der Knickarm b
wird über ein Auszegerstellglied S1 eingestellt, wobei der entsprechende spitze
Winkel des Knickarmes b mit der Horizontalen im Betrieb im wesentlichen konstant
bleibt.
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Selbstverständlich kann bei Außerbetriebsetzung der Gesamtanordnung
der Knickarm b nahezu vertikal eingestellt werden, um den Knickarmausleger auf dem
Tragfahrzeug möglichst raumsparend unterzubringen, jedoch ist dies für die vorliegende
Betrachtung belanglos Ferner kann der Ausleger-Knickwinkel w durch ein Knickarmstellglied
S2 eingestellt werden. Die jeweilige Ausfahrlänge des Ausleger-Knickarmstellgliedes
S2 kann in crster Näherung als etwa proportional dem Ausleger-IDnickwinkel w und
auch dem Wert cos w betrachtet werden (wenn 90°C w 9180°).
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Gemäß Fig. 2 ist dem Knickarmstellglied S2 ein Ventilstellglied umfassend
eine Zahnstange 4 und ein Ritzel 5 zugeordnet. Wenn das Knickarmstollglied S2 gemäß
einem Doppelpfeil P1 ausgefahren oder eingezogen wird, so erfolgt eine entsprechende
Drchung des Ritzels 5 in der einen oder anderen Richtung.
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Gemäß Figo 3 umfaßt das überdruckventil 3 eine mittels einer Schraubendruckfeder
6 gegen einen Ventil sitz gedrückte Kugel 7 Diese sperrt normalerweise einen Nebenschlußweg
von einem Ventileinlaß 8 zu einem Ventilauslaß 9. Die Schraubendruckfeder 6 ist
ähnlich den Kohlebürstenfedern bei Elektromotoren in einem rohrförmigen Gehäuse
geführt, das ein Außengewinde aufweist, und mittels einer ein Innengewinde aufweisenden
Schraubkappe 10 abgeschlossen. Mit der Deckfläche der Schraubkappe 10 ist das bereits
in Verbindung mit Fig. 2 besprochene Ritzel 5 drehfest verbunden. Bei der Betätigung
des Knickarmstell gliedes S2 nebst entsprechender Drehung des Ritzels 5 erfolgt
eine axiale Bewegung der Schraubkappe 10 gegenüber der Ventilkugel 7 und damit eine
mehr oder minder starke Vorspannung der Schraubendruckfeder 6 gegenüber der Ventilkugel
7 Dementsprechend verändert sich der Grenzwertdruck des überdruckventils 3o Die
Anordnung ist hierbei so getroffen, daß bei voll ausgefahrenem Knickarmstellglied
S2 die Schraubkappe SO die größte
Entfernung gegenüber der Ventilkugel
7 aufweist, was einem geringstmöglichen Grenzwertdruck entspricht, während bei eingezogenem
Knickarmstellglied S2 die Schraubkappe 10 einen geringstmöglichen Abstand gegenüber
der Ventilkugel 7 aufweist, was einem größtmöglichen Grenzwertdruck des überdruckventils
3 entspricht.
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L e e r s e i t e