DE102012024770A1 - Selbstfahrende Baumaschine - Google Patents
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Abstract
Es wird eine selbstfahrende Baumaschine, insbesondere eine Straßenfräse, beschrieben. Sie weist einen Hauptantrieb (9) zum Antreiben eines rotierenden Arbeitsmittels in einem Arbeitsbetrieb und einen Hilfsantrieb zum Antreiben des Arbeitsmittels in einem Wartungsbetrieb sowie ein Übersetzungsgetriebe (11) am Arbeitsmittel auf. Über einen Schmierölkreislauf (24) und eine Schmierölpumpe (21) im Schmierölkreislauf (24) wird das Übersetzungsgetriebe (11) mit Schmieröl beaufschlagt, wobei die Schmierölpumpe (21) mit dem Übersetzungsgetriebe (11) antriebsverbunden ist. Es ist eine Hilfspumpe (39) vorhanden, welche wahlweise in den Schmierölkreislauf (24) schaltbar ist, so dass die Schmierölpumpe (21) unter Umkehrung des Pumpenprinzips als Hydraulikmotor betrieben wird, wobei auch die Antriebsverbindung von Schmierölpumpe (21) und Übersetzungsgetriebe (11) zum Antrieb des Übersetzungsgetriebes (11) umgekehrt wird.
Description
- Selbstfahrende Baumaschine, insbesondere eine Straßenfräse, mit einem Hauptantrieb zum Antreiben eines rotierenden Arbeitsmittels in einem Arbeitsbetrieb und mit einem Hilfsantrieb zum Antreiben des Arbeitsmittels in einem Wartungsbetrieb, mit einem Übersetzungsgetriebe am Arbeitsmittel, sowie mit einem Schmierölkreislauf und einer Schmierölpumpe im Schmierölkreislauf zur Versorgung des Übersetzungsgetriebes, wobei die Schmierölpumpe mit dem Übersetzungsgetriebe antriebsverbunden ist.
- Baumaschinen dieser Art sind beispielsweise in Form von Straßenfräsen, Recyclern, Stabilisierern und Surface-Minern bekannt. Das Arbeitsmittel ist bei diesen Beispielen eine mit Meißeln bestückte Fräswalze. Bei der Wartung der Fräswalze, insbesondere beim Ersetzen von Meißeln, muss die Fräswalze langsam und in kleinen Winkelschritten verdreht werden, so dass eine Bedienperson sukzessive Zugriff auf die gesamte Zylinderoberfläche erhält. Da der Hauptantrieb mit eine hohen Drehzahl betreiben wird, ist für den Wartungsbetrieb ein Hilfsantrieb erforderlich, welcher die Fräswalze mit einer kleinen Drehzahl antreibt, und welcher eine Walzenverdrehung in kleinen Schritten erlaubt. Es müssen Vorkehrungen getroffen werden, die zum Schutz des Hilfsantriebs eine Trennung des Hilfsantriebes vom Hauptantrieb sicherstellen, da der Hilfsantrieb üblicherweise nur für vergleichsweise geringe Drehzahlen geeignet ist. Wenn der Hilfsantrieb vom Hauptantrieb mit hoher Drehzahl mitbewegt wird, kommt es zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Hilfsantriebs. Um dies zu vermeiden ist ein Freilauf oder eine ähnliche Maßnahme notwendig.
- Eine Straßenfräse mit einem Hauptantrieb und einem Hilfsantrieb für Wartungsarbeiten ist in
DE 10031195 C1 beschrieben. Die Fräswalze ist über einen Riementrieb mit dem als Dieselmotor ausgebildeten Hauptantrieb gekoppelt. Als Hilfsantrieb dient ein Elektromotor, dessen Leistung ausreicht, um die Fräswalze in gewünschte Wartungspositionen zu verdrehen. Der Hilfsantrieb ist im Bereich des Riementriebs angeordnet, was aus Platzgründen und im Hinblick auf die Reinigung ungünstig ist. - Bei Straßenfräsen dieser Art ist an der Fräswalze ein mechanisches Übersetzungsgetriebe angeordnet oder zumindest teilweise in die Fräswalze integriert. Zur Schmierung des Übersetzungsgetriebes wird Schmieröl zugeführt, das von einer Schmierölpumpe in einem Schmierölkreislauf umgewälzt wird. Die Schmierölpumpe steht mit dem Übersetzungsgetriebe in Antriebsverbindung, das heißt, das Antriebsrad der Schmierölpumpe ist mechanisch mit einem Getrieberad oder einer Getriebewelle verbunden, so dass ein Drehmoment übertragen werden kann. Es sind dazu beispielsweise Aufsteckpumpen auf Getriebewellen oder zur Integration in das Getriebe bekannt. Ferner ist es bekannt, Getriebeelemente so auszubilden, dass sie als Schmierölpumpe wirken.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Baumaschine der eingangs genannten Art anzugeben, die bezüglich des Hilfsantriebs eine kompakte Bauweise aufweist.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Hilfspumpe vorhanden ist, welche wahlweise in den Schmierölkreislauf schaltbar ist, so dass die Schmierölpumpe unter Umkehrung des Pumpenprinzips als Hydraulikmotor betrieben wird, wobei auch die Antriebsverbindung von Schmierölpumpe und Übersetzungsgetriebe zum Antrieb des Übersetzungsgetriebes umgekehrt wird.
- Ein Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, für den Wartungsbetrieb ein hydrostatisches Getriebe vorzusehen, bei welchem die Schmierölpumpe durch Umkehrung die Funktion als Hydromotor hat, der von einer räumlich getrennten Hilfspumpe angetrieben wird. Das hat den Vorteil, dass im Bereich der Fräswalze und des Riementriebs kein zusätzliches Bauteil, wie beispielsweise der Hilfsmotor, angeordnet werden muss, so dass hierfür in diesem Bereich kein Bauraum freigehalten werden muss. Es ist somit eine kompakte Bauweise möglich, da keine weiteren Komponenten im Antriebsstrang der Baumaschine notwendig sind. Die Hilfspumpe kann an einem bezüglich des Bauraums günstigem Ort relativ weit von der Fräswalze und dem Riementrieb der Fräswalze angeordnet werden, da bei einem hydrostatischen Getriebe ein großer Abstand zwischen der Pumpe und dem Motor vorgesehen werden kann.
- Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
- Grundsätzlich könnte das Schmieröl wie im Arbeitsbetrieb auch im Wartungsbetrieb über einen Ölkühler und einen Ölfilter geführt werden, welche im Arbeitsbetrieb üblicherweise zur Kühlung und Reinigung des Getriebeöls vorgesehen sind. Da dadurch aber Reibungsverluste entstehen und im Wartungsbetrieb auf eine Kühlung und Reinigung verzichtet werden kann, ist es besonders vorteilhaft, dass der Schmierölkreislauf einen Hauptstrang und einen parallelen Nebenstrang aufweist, dass der Ölkühler und der Ölfilter im Hauptstrang vorhanden sind, dass die Hilfspumpe im Nebenstrang angeordnet ist.
- Es ist besonders bedienerfreundlich, dass ein Umschaltventil zum Umschalten zwischen dem Hauptstrang und dem Hilfsstrang vorhanden ist. Wenn das Umschaltventil elektrisch betätigbar ist, kann es auf einfache Weise in die Steuerung der Baumaschine integriert werden.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Hilfspumpe im Wartungsbetrieb in einem geschlossenen Kreislauf zwischen der Schmierölpumpe und einem Ölbehälter des Übersetzungsgetriebes liegt. Das hat den Vorteil, dass kein zusätzlicher Ölbehälter erforderlich ist, welcher Bauraum in Anspruch nimmt.
- Es kann aber auch vorteilhaft sein, dass die Hilfspumpe im Wartungsbetrieb mit der Saugseite an einem Schmierölreservoir außerhalb des Getriebegehäuses angeschlossen ist. Auf diese Weise wird die Schmierölmenge im Nebenstrang vergrößert, so dass auch bei langen Leitungswegen im Nebenstrang ausreichend Schmieröl zum Antrieb der Schmierölpumpe zur Verfügung steht.
- Zweckmäßigerweise wird die Hilfspumpe vom Hauptantrieb der Baumaschine angetrieben, was den Vorteil hat, dass die Hilfspumpe zum Beispiel an vorhandene Pumpenverteiler angeschlossen werden kann.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Es zeigen schematisch:
-
1 eine als Straßenfräse ausgebildete selbstfahrende Baumaschine; -
2 einen Hydraulikschaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels eines Hilfsantriebs; und -
3 einen Hydraulikschaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Hilfsantriebs. -
1 zeigt eine Straßenfräse1 vom Frontladertyp mit einer mittig angeordneten Fräswalze2 , die sich in einem Fräskasten3 befindet. In dieser Darstellung ist daher lediglich ein unteres Segment der Fräswalze2 sichtbar. Die Mantelfläche der Fräswalze2 ist auf an sich bekannte Weise mit Fräsmeißeln bestückt (nicht dargestellt). Die Arbeitsrichtung (Vorwärtsrichtung) ist mit einem Pfeil a angegeben. Die Straßenfräse1 weist ferner einen Maschinenrahmen4 mit einem Führerstand5 und über Hubsäulen am Maschinenrahmen4 höhenverstellbar gelagerte Raupenfahrwerke6 (wobei hier auch alternativ Radfahrwerke eingesetzt werden können) auf. - Die Straßenfräse
1 ist mit einem als Dieselmotor ausgebildeten Hauptantrieb9 (2 ) versehen. Der Hauptantrieb9 ist über einen Riementrieb mit der Fräswalze2 verbunden, der in dem dargestellten Beispiel von einer Riementriebabdeckung10 verdeckt ist. - Im Arbeitsbetrieb wird die Fräswalze
2 über den Riementrieb angetrieben, wobei sie mit einer hohen Drehzahl von beispielsweise 1900 bis 2100 U/min rotiert. Die Straßenfräse1 wird dabei über den Untergrund7 in der Arbeitsrichtung a verfahren und fräst dabei Material vom Untergrund7 ab. Das Fräsgut wird durch die Rotation der Fräswalze2 aus dem Fräskasten3 auf eine mit dem Fräskasten3 verbundene mehrteilige Bandfördervorrichtung8 zum Abtransport geschleudert. - Zur Wartung der Fräswalze
2 , beispielsweise zum Auswechseln von Fräsmeißeln, wird der über den Riementrieb führende hochtourige Antriebsstrang vom Hauptantrieb9 zur Fräswalze2 unterbrochen. Der Antrieb der Fräswalze2 erfolgt im Wartungsbetrieb mittels eines Hilfsantriebs mit einer sehr viel niedrigeren Drehzahl oder nur schrittweise, wie anhand von2 und3 beschrieben wird. - Gemäß
2 ist ein mechanisches Übersetzungsgetriebe11 zumindest teilweise in die Fräswalze2 integriert. Das Übersetzungsgetriebe11 ist in einem Getriebegehäuse12 angeordnet, das aus einem rotierenden Gehäuseteil13 , welches in die Fräswalze2 integriert ist, und einem am Maschinenrahmen4 angeordneten feststehendem Gehäuseteil14 zusammengesetzt ist, wobei beide Gehäuseteile13 ,14 in einem ringförmigen dicht nach außen abschließenden Verbindungsbereich15 aneinander gefügt sind. Der rotierende Gehäuseteil13 ist an der Fräswalze2 angeflanscht. - Das Übersetzungsgetriebe
11 umfasst eingangsseitig eine Eingangswelle16 mit einem Eingangszahnrad17 , welches mit einem Antriebsrad18 auf der parallelen Antriebswelle41 der Fräswalze2 kämmt. Die Eingangswelle16 ist über den Riementrieb (nicht dargestellt) mit dem Hauptantrieb9 verbunden. Die Antriebswelle41 ist mit einem Planetengetriebe20 verbunden, von welchem ein Planetenrad42 auf dem Innenmantel des rotierenden Gehäuseteils13 angeordnet ist. Auf Grund der Verbindung des rotierenden Gehäuseteils13 mit der Fräswalze2 wird die Rotation dieses Gehäuseteils13 auf die Fräswalze2 übertragen. - Im Getriebegehäuse
12 befindet sich Schmieröl, das sich im unteren Bereich des Getriebegehäuses12 als Ölsumpf19 sammelt. Somit dient dieser Bereich des Getriebegehäuses12 als Ölbehälter33 für das Schmieröl. - Da sich das Übersetzungsgetriebe
11 durch die dort entstehende Verlustleistung erwärmt, muss es gekühlt werden. Zu diesem Zweck wird das Schmieröl mittels einer als Hydropumpe ausgebildeten Schmierölpumpe21 umgewälzt, welche in das Übersetzungsgetriebe11 integriert ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schmierölpumpe21 im feststehenden Gehäuseteil14 des Getriebegehäuses12 angeordnet, wobei die Pumpenwelle23 parallel zur Antriebswelle41 der Fräswalze2 gerichtet ist. Schmierölpumpe21 wird über ein Zwischenrad22 des Übersetzungsgetriebes11 angetrieben. Das Zwischenrad22 sitzt auf der Pumpenwelle23 der Schmierölpumpe21 und kämmt mit dem Antriebsrad18 des Übersetzungsgetriebes11 . Es liegt somit nicht nur ein Antriebsstrang von der Eingangswelle15 über das Eingangsrad17 , das Antriebsrad18 , das Zwischenrad22 und die Pumpenwelle23 zur Schmierölpumpe21 vor, sondern auch ein mechanischer Verbindungsstrang zwischen der Schmierölpumpe21 und der Fräswalze2 . Dieser Verbindungsstrang besteht aus der Pumpenwelle23 , dem Zwischenrad22 , dem Antriebsrad18 , der Antriebswelle41 , dem Planetengetriebe20 und dem rotierenden Gehäuseteil13 . - Die Umwälzung des Schmieröls erfolgt über einen Schmierölkreislauf
24 , welcher außerhalb des Übersetzungsgetriebes11 und des Getriebegehäuses12 liegt. Der Getriebekreislauf24 umfasst einen Hauptstrang25 für den Arbeitsbetrieb und einen Nebenstrang26 für den Wartungsbetrieb, die parallel geschaltet sind, und die wahlweise über ein Umschaltventil27 alternativ mit der Schmierölpumpe21 verbunden werden können. Das Umschaltventil27 ist hier als elektrisch betätigbares 3/2-Wegeventil ausgebildet. Der Hauptstrang25 und der Nebenstrang26 haben zwischen dem Umschaltventil27 und der Schmierölpumpe21 einen gemeinsamen Leitungsabschnitt34 , welcher einerseits mit einem gemeinsamen Anschluss43 des Umschaltventils27 und andererseits mit der Schmierölpumpe21 verbunden ist. Ein erster Wechselanschluss35 des Umschaltventils27 ist mit der Hinlaufleitung32 des Hauptstranges25 und ein zweiter Wechselanschluss36 mit der Druckleitung37 des Nebenstranges26 verbunden. - Im Arbeitsbetrieb der Baumaschine
1 nimmt das Umschaltventil27 einen ersten Schaltzustand ein, der in2 dargestellt ist. Der Hauptstrang25 ist dabei über den Leitungsabschnitt34 an die Schmierölpumpe21 angeschlossen und der Nebenstrang26 ist abgeschaltet. Die Förderrichtung im Leitungsabschnitt34 während des Arbeitsbetriebs ist mit Pfeil FA bezeichnet. - Typischerweise sind im Hauptstrang
25 des Schmierölkreislaufes24 ein Kühler28 und ein Filter29 angeordnet, so dass das umlaufende Schmieröl gekühlt und gereinigt wird. - Im Beispiel von
2 dient im Arbeitsbetrieb ein erster Anschluss30 der Schmierölpumpe21 als Sauganschluss. Das Schmieröl wird vom ersten Anschluss30 aus dem Ölsumpf19 gesaugt und über einen zweiten Anschluss31 der Schmierölpumpe21 , der hier als Druckanschluss dient, und über den Leitungsabschnitt34 in die Hinlaufleitung32 des Hauptstranges25 gepumpt. Nach Durchlaufen des Kühlers28 und des Filters29 gelangt das Schmieröl über die Rücklaufleitung40 des Hauptstranges25 zurück in das Getriebegehäuse12 oberhalb des Ölsumpfes19 . Das Schmieröl trifft dort auf bekannte Weise bestimmte Getriebeteile über Spritzdüsen oder über Bohrungen im Gehäuse. Die Getrieberäder werden durch Eintauchen in den Ölsumpf19 geschmiert. Die Anordnung der Schmierölpumpe21 ist ausschnittsweise in einer vergrößerten Darstellung X wiedergegeben. - Im Wartungsbetrieb wird die Schmierölpumpe
21 unter Umkehrung des Pumpenprinzips als Hydraulikmotor betrieben. Dazu wird der erste Anschluss30 der Schmierölpumpe21 als Zulauf für das Schmieröl und der zweite Anschluss31 als Ablauf in den Ölbehälter33 verwendet. - Die Umkehrung beruht darauf, dass im Nebenstrang
26 des Schmierölkreislaufs24 eine Hilfspumpe39 angeordnet ist, welche vom Hauptantrieb9 angetrieben wird. Die Hilfspumpe39 ist außerhalb des Getriebegehäuses12 angeordnet. Da es sich bezüglich Hilfspumpe39 und damit angetriebener Schmierölpumpe21 um ein hydrostatisches Getriebe handelt, können die Leitungen des Nebenstranges26 relativ lang sein. Daher ist die Hilfspumpe29 an einem Einbauort angeordnet, der außerhalb des Bereichs des Riementriebs liegt. Der Druckausgang der Hilfspumpe39 ist nach Umschaltung des Umschaltventils27 über die Druckleitung37 mit dem zweiten Wechselanschluss36 des Umschaltventils27 verbunden, d. h., das Umschaltventil ist bezüglich des Nebenstrangs26 auf Durchlass geschaltet, während der Hauptstrang25 abgeschaltet ist. Die Förderrichtung des Nebenstrangs26 ist somit gemäß Pfeil FW im Leitungsabschnitt34 entgegengesetzt der Förderrichtung der Schmierölpumpe21 im Arbeitsbetrieb. Der Saugeingang der Hilfspumpe39 ist im Beispiel von2 über eine Saugleitung44 mit einem außerhalb des Getriebegehäuses12 angeordneten Schmierölreservoir38 verbunden. - Im Umkehrbetrieb treibt die Schmierölpumpe
21 das Zwischenrad22 an. Über den oben beschriebenen Verbindungsstrang aus der Pumpenwelle23 , dem Zwischenrad22 , dem Antriebsrad18 , der Antriebswelle19 , dem Planetengetriebe20 und dem rotierenden Gehäuseteil13 liegt ein Kraftfluss zur Fräswalze2 vor, und dadurch wird die Fräswalze2 von der Schmierölpumpe21 angetrieben. Da das Zwischenrad22 im Vergleich zum Antriebsrad18 einen relativ kleinen Durchmesser hat, stellt diese Radpaarung in dieser Antriebsrichtung eine Getriebeuntersetzung dar. Die Rotation der Fräswalze2 erfolgt daher mit einer entsprechend geringen Drehzahl, die weit kleiner ist als im Arbeitsbetrieb. Da die Fräswalze2 im Wartungsbetrieb außer Eingriff mit dem Untergrund7 ist, muss lediglich ihr Eigengewicht bewegt werden. Die Leistung der Schmierölpumpe21 reicht dazu aus. Die Schmierölpumpe21 dient somit im Wartungsbetrieb als Hilfsantrieb für die Fräswalze2 . - Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß
3 sind gleiche Teile wie in2 mit gleichen Bezugszeichen versehen. - Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel in der Ausführung des Nebenstrangs
26' . Hier ist der Saugeingang der Hilfspumpe39 über die Saugleitung44' unmittelbar mit dem Ölbehälter33 des Getriebegehäuses12 und dem Ölsumpf19 verbunden. Dabei wird das Schmieröl im Wartungsbetrieb vom Ölbehälter33 über die Hilfspumpe39 zum Antreiben der Schmierölpumpe21 in einem geschlossenen Kreislauf gefördert. Die Schmierölpumpe treibt wie im ersten Beispiel die Fräswalze2 an. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- DE 10031195 C1 [0003]
Claims (7)
- Selbstfahrende Baumaschine, insbesondere eine Straßenfräse, mit einem Hauptantrieb (
9 ) zum Antreiben eines rotierenden Arbeitsmittels in einem Arbeitsbetrieb und mit einem Hilfsantrieb zum Antreiben des Arbeitsmittels in einem Wartungsbetrieb, mit einem Übersetzungsgetriebe (11 ) am Arbeitsmittel, sowie mit einem Schmierölkreislauf (24 ) und einer Schmierölpumpe (21 ) im Schmierölkreislauf (24 ) zur Versorgung des Übersetzungsgetriebes (11 ), wobei die Schmierölpumpe (21 ) mit dem Übersetzungsgetriebe (11 ) antriebsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hilfspumpe (39 ) vorhanden ist, welche wahlweise in den Schmierölkreislauf (24 ) schaltbar ist, so dass die Schmierölpumpe (21 ) unter Umkehrung des Pumpenprinzips als Hydraulikmotor betrieben wird, wobei auch die Antriebsverbindung von Schmierölpumpe (21 ) und Übersetzungsgetriebe (11 ) zum Antrieb des Übersetzungsgetriebes (11 ) umgekehrt wird. - Baumaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierölkreislauf (
24 ) einen Hauptstrang (25 ) und einen parallelen Nebenstrang (26 ) aufweist, wobei im Hauptstrang (25 ) ein Ölkühler (28 ) und ein Ölfilter (29 ) vorhanden sind, dass die Hilfspumpe (39 ) im Nebenstrang (26 ) angeordnet ist. - Baumaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschaltventil (
27 ) zum Umschalten zwischen dem Hauptstrang (25 ) und dem Nebenstrang (26 ) vorhanden ist. - Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfspumpe (
39 ) im Wartungsbetrieb in einem geschlossenen Kreislauf zwischen der Schmierölpumpe (21 ) und einem Ölbehälter (33 ) des Übersetzungsgetriebes (11 ) liegt. - Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfspumpe (
39 ) im Wartungsbetrieb mit der Saugseite an einem Schmierölreservoir (38 ) angeschlossen ist, welches sich außerhalb des Getriebegehäuses (12 ) befindet. - Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschaltventil zum Umschalten zwischen dem Hauptstrang und dem Hilfsstrang vorhanden ist.
- Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfspumpe vom Hauptantrieb der Baumaschine angetrieben wird.
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