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Die Erfindung betrifft einen Bagger
mit einem Fahrwerk, einem auf diesem angeordneten Chassis, einem
anhebbar und absenkbar am Chassis gelagerten Ausleger für ein Arbeitswerkzeug
und einem Gegengewicht.
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Bagger dieser Art dienen insbesondere
dem maschinellen Lösen,
Abtragen und Laden von Erdreich, lockerem Gestein und anderem Schüttgut. Sie sind
in zahlreichen Varianten bekannt und können Raupenketten- oder Radfahrwerke
aufweisen. Bekannt sind vor allem Universalbagger, deren Ausleger
wahlweise mit Arbeitswerkzeugen in Form von Greifern, Hoch- oder
Tieflöffeln,
Eimern, Schaufeln od. dgl. versehen werden können. Die meisten dieser Bagger
werden heute mit Dieselmotoren angetrieben, deren Antriebskräfte über hydraulische
Pumpen und mit diesen verbundene Zylinder/Kolben-Anordnungen, Hydromotoren
od. dgl. auf verschiedene Ausrüstungsteile
verteilt und z. B. zum Anheben und Absenken der Ausleger verwendet
werden. Bagger dieser Art werden daher auch allgemein als Hydraulikbagger
bezeichnet. Zur Lagestabilisierung beim Anheben der Ausleger, insbesondere
unter Last, sind Bagger außerdem
meistens mit einem am Chassis montierten Gegengewicht versehen.
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Unabhängig davon, mit welchen Mitteln
der Ausleger eines Baggers betätigt
wird, muß bei
jedem Ladespiel das Eigengewicht sowohl des Auslegers und des daran
befestigten Arbeitswerkzeugs als auch das Gewicht des aufgenommenen
Schüttguts od.
dgl. angehoben werden. Das erfordert einerseits leistungsstarke
Antriebsmittel mit entsprechend groß dimensionierten, meisten
hydraulischen Aggregaten und hat andererseits einen vergleichsweise
großen Kraftstoffverbrauch
zur Folge. Das gilt vor allem angesichts der Tatsache, daß die Summe
aus dem Auslegergewicht, dem Gewicht des daran befestigten Arbeitswerkzeugs
und dem Gewicht des von diesem aufgenommenen Schüttguts ohne weiteres 20 Tonnen
und mehr betragen kann und häufig
mehrere Ladespiele pro Minute durchzuführen sind.
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Ausgehend davon liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, bei einem Bagger der eingangs bezeichneten
Gattung sowohl den Kraftstoff- (Diesel-) Verbrauch als auch die
Baugröße der zum
Anheben des Auslegers erforderlichen Aggregate zu reduzieren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die
Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht anhebbar
und absenkbar gelagert ist und seine Schwerkraft zumindest teilweise
zum Anheben des Auslegers und der damit verbundenen Teile bzw. Lasten nutzbar
gemacht wird.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, das
aus Stabilitätsgründen ohnehin
vorhandene Gegengewicht zumindest teilweise zum Anheben des Auslegers
zu nutzen und dadurch die vom Antrieb des Baggers zu leistende Arbeit
entsprechend zu reduzieren. Dadurch ergeben sich zahlreiche Vorteile. Während auf
der einen Seite eine beträchtliche
Senkung des Kraftstoffverbrauchs um geschätzt 25 % zu erwarten ist, kann
auf der anderen Seite mit um geschätzt 33 % geringeren Füllmengen
an Hydrauliköl gerechnet
werden, weshalb auch nur entsprechend kleinere Kühlleistungen installiert werden
brauchen. Außerdem
können
kleinere Antriebsaggregate, Hydraulikpumpen und Kühler vorgesehen
werden, wobei je nach Ausführungsform
auch wenigstens je eine Hydraulik-Pumpe und -Zylinder/-Kolben-Anordnung eingespart
werden können.
Durch den reduzierten Verbrauch an Kraftstoff und Hydraulikflüssigkeit
wird außerdem
zum Umweltschutz beigetragen.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in
Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 und 2 die Seitenansichten eines
erfindungsgemäßen Baggers
bei zwei unterschiedlichen Stellungen eines Auslegers;
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3 eine
Draufsicht auf den Bagger nach 1 und 2;
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4 ein
schematisches Schaltbild für
einen Hydraulikkreis des erfindungsgemäßen Baggers; und
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5 und 6 den 1 und 2 entsprechende Seitenansichten
eines zweiten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Baggers.
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Nach 1 bis 3 enthält ein üblicher Bagger einen hier als
Raupenketten-Fahrwerk 1 dargestellten Unterwagen und ein
drehbar auf diesem gelagertes, auch als Oberwagen bezeichnetes Chassis 2. Am
Vorderende des Chassis 2 ist bei 3 das eine Ende eines
Auslegers 4 angesenkt, dessen anderes Ende ein nicht dargestelltes
Arbeitswerkzeug in Form eines Löffels
od. dgl. trägt.
Der Ausleger 4 bzw. das von ihm getragene Arbeitswerkzeug
kann mit Hilfe wenigstens einer ersten hydraulischen Zylinder/Kolben-Anordnung 5,
die einerseits bei 6 mit dem Chassis 2, andererseits
bei 7 mit einem mittleren Abschnitt des Auslegers 4 gelenkig
verbunden ist, von einer höchsten,
in 1 dargestellten Position
in eine in 2 gezeigte
tiefste Position abgesenkt und aus dieser wieder in die höchste Position
angehoben werden. Die Richtung dieser Auf- und Abbewegung ist in 1 durch einen Doppelpfeil v angedeutet.
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Wie insbesondere 3 zeigt, sind am Chassis 2 eine
Fahrerkabine 8, ein sogenannter Dom 9, an dem
der Ausleger 4 schwenkbar befestigt ist, ein Raum 10 für einen
Antriebsmotor und eine Hydraulikpumpe, ein Tank 11 für Kraftstoff,
insbesondere Diesel, ein Tank 12 für eine Hydraulikflüssigkeit, insbesondere
Hydrauliköl,
und eine Kühlanlage 14 für die Hydraulikflüssigkeit
angeordnet. Je nach Bedarf können
diese Aggregate auch mehrfach vorhanden sein. Außerdem trägt das Chassis 2 an
seiner Rückseite
ein Gegengewicht 15, das normalerweise starr am Chassis 2 befestigt
ist.
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Bagger dieser Art sind allgemein
bekannt und brauchen dem Fachmann nicht näher erläutert werden.
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Erfindungsgemäß ist das Gegengewicht 15 in
Richtung eines in 1 dargestellten
Doppelpfeils w beweglich am
Chassis 2 und insbesondere so angeordnet, das es ähnlich wie
das am Ausleger 4 angebrachte Arbeitswerkzeug in eine aus 2 ersichtliche höchste Position
angehoben oder in eine aus 1 ersichtliche
tiefste Position abgesenkt werden kann. Im Ausführungsbeispiel ist das Gegengewicht 15 dazu
am einen Ende einer Schwinge 16 befestigt, deren anderes
Ende bei 17 schwenkbar mit dem Chassis 2 bzw.
dem Dom 9 verbunden ist. Die Schwinge 16 ist wie
der Ausleger 4 bei Ausrichtung parallel zur Längsachse
des Baggers etwa in einer gedachten Mittelebene desselben angeordnet.
Außerdem
ist die Anordnung so getroffen, daß der Ausleger 4 und
die Schwinge 16 gegenläufig
verschwenkbar sind. Das bedeutet, daß beim Anheben des Auslegers 4 von
der tiefsten Stellung nach 2 in
die höchste
Stellung nach 1 gleichzeitig
das Gegengewicht 15 aus der höchsten Stellung nach 2 in die tiefste Stellung
nach 1 bewegt wird.
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Weiterhin weist der Bagger erfindungsgemäß eine insbesondere
aus 4 ersichtliche Einrichtung
auf, durch die der Ausleger 4 und das Gegengewicht 5 zwangsweise
so miteinander gekoppelt bzw. verbunden und bewegbar sind, daß sich das
beschriebene Bewegungsspiel automatisch ergibt. Durch diese Einrichtung
zur Zwangsführung
wird erreicht, daß das
Gegengewicht 15 zumindest teilweise zum Anheben des Auslegers 4,
des daran befestigten Arbeitswerkzeugs und des gegebenenfalls von diesem
aufgenommenen Schüttguts
od. dgl. genutzt wird und der Antriebsmotor des Baggers daher bei
jedem Ladespiel bzw. bei jedem Anheben des Auslegers 4 nur
einen Teil des aus dem Ausleger 4, dem Arbeitswerkzeug
und dem Schüttgut
resultierenden Gesamtgewichts anheben braucht.
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Gemäß 1 bis 4 enthält die Einrichtung zur
Zwangsführung
wenigstens je eine zusätzliche, den
Ausleger 4 bzw. die Schwinge 16 am Chassis 2 abstützende Zylinder/-Kolben-Anordnung 18 bzw. 19.
Dabei ist z. B. die Zylinder/Kolben-Anordnung 18 mit einem
Ende bei 6 gelenkig mit Chassis 2 und mit dem
anderen Ende bei 20 gelenkig mit einem mittleren Abschnitt
des Auslegers 4 verbunden. Die Zylinder/Kolben-Anordnung 18 ist
daher zusätzlich
zur ersten Zylinder/Kolben-Anordnung 5 vorhanden und im
wesentlichen parallel zu dieser erstreckt. Dagegen ist die Zylinder/Kolben-Anordnung 19 mit
einem Ende bei 21 gelenkig mit dem Chassis 2 und
mit dem anderen Ende bei 22 gelenkig mit der Schwinge 16 verbunden.
Außerdem
stehen die beiden Zylinder/Kolben-Anordnungen 18 und 19 durch
eine gemeinsame, insbesondere aus 4 ersichtliche Druckleitung 23 in
Wirkverbindung, die ein Teil der die Zwangsführung bewirkten Einrichtung
ist. Dabei sind z. B. Zylinder 24 bzw. 25 der
Zylinder/Kolben-Anordnungen 18, 19 mit dem Ausleger 4 bzw. der
Schwinge 16 gekoppelt, während an Kolben 26, 27 befestigte
Kolbenstangen 28, 29 der Zylinder/Kolben-Anordnungen 18, 19 an
das Chassis 2 angelenkt sind. Die Druckleitung 23 verbindet
diejenigen beiden Abschnitte der Zylinder 24, 25 miteinander,
die auf den von den Kolbenstangen 28, 29 abgewandten Seiten
der Kolben 26, 27 liegen und mit einer nicht dargestellten
Hydraulikflüssigkeit
gefüllt
sind. Auf den Kolbenstangenseiten sind die Zylinder 24, 25 mit Luft
gefüllt
und außerdem
mit Leitungen 30 versehen, die der Entlüftung und der Zurückführung von
Hydraulikflüssigkeit,
die die Kolben 26, 27 als Leckflüssigkeit
passieren könnte,
zum Tank 12 (3)
dienen. Die Druckleitung 23 ist gemäß 4 an verschließbare Entlüftungsleitungen 31 und 32,
an eine mit einem Ventil 33 versehene Leitung 34 zur
Drucklosschaltung und an eine mit einem Rückschlagventil 35 versehene
Leitung 36 zum Füllen
der Zylinder 24, 25 mit Hydraulikflüssigkeit
angeschlossen.
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Die Wirkungsweise der hydraulischen
Einrichtung nach 4 ist
im wesentlichen wie folgt:
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Beim normalen Betrieb des Baggers
sei z. B. der Ausleger 4 mit Hilfe der ersten Zylinder/Kolben-Anordnung 5 gerade
in die voll angehobene Stellung gebracht worden. Für diesen
Fall ist die Anordnung so getroffen, daß die Kolbenstange 28 der
Zylinder/Kolben- Anordnung 18 voll
ausgefahren und gleichzeitig die Kolbenstange 19 der Zylinder/Kolben-Anordnung 19 voll
eingefahren ist. Das bedeutet, daß bei in die höchste Position
angehobenem Ausleger 4 das Gegengewicht 15 in
die tiefste Stellung abgesenkt ist (1).
Wird jetzt der Ausleger 4 mittels der ersten Zylinder/Kolben-Anordnung 5 nach 1 und 2 abgesenkt, dann wird dadurch das Gegengewicht 15 automatisch
angehoben, weil die im Zylinder 24 befindliche Hydraulikflüssigkeit über die Druckleitung 23 in
den Zylinder 25 gedrückt
wird und dadurch die Kolbenstange 29 ausfährt. Ist
das Gewicht, das dabei auf den Zylinder 24 drückt, gleich oder
etwas größer als
das Gewicht des Gegengewichts 15, dann erfolgt das Anheben
des Gegengewichts 15 praktisch aufgrund der Schwerkraft,
ohne daß mit
der ersten Zylinder/Kolben-Anordnung 5 Arbeit verrichtet
werden braucht. Wird später
die erste Zylinder/Kolben-Anordnung 5 erneut betätigt, um
den Ausleger 4 und das gegebenenfalls mit Schüttgut od. dgl.
beladene Arbeitswerkzeug anzuheben, dann drückt das Gegengewicht 15 aufgrund
seiner Schwerkraft automatisch den Zylinder 25 nach unten mit
der Folge, daß sein
Kolben 27 bzw. seine Kolbenstange 29 eingefahren
und dadurch in ihm befindliche Hydraulikflüssigkeit durch die Druckleitung 23 in den
Zylinder 24 gedrückt
wird. Dadurch wird die Kolbenstange 28 ausgefahren und
der Ausleger 4 zumindest teilweise durch die auf das Gegengewicht 15 wirkende
Schwerkraft angehoben. Die erste Zylinder/Kolben-Anordnung 5 braucht
daher nur den Differenzbetrag zwischen dem Eigengewicht des Gegengewichts 15 und
demjenigen Gewicht anzuheben, das sich aus der Summe der Gewichte
des Auslegers 4, des Arbeitswerkzeugs und des von diesem
beförderten
Schüttguts
od. dgl. ergibt. Die insgesamt vom Antriebsmotor des Baggers zu
leistende Arbeit ist daher wesentlich kleiner als in dem Fall, daß das Eigengewicht 15 starr
am Chassis 2 befestigt ist.
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Beim beschriebenen Normalbetrieb
(z. B. Lösen
von Schüttgut
und Beladen eines LKW damit) wird die Hydraulikflüssigkeit
somit ständig
zwischen den Zylindern 24 und 25 hin- und hergeschoben.
Die Entlüftungsleitungen 31 und 32,
die Leitung 34 und die Leitung 36 sind dabei mittels
der Ventil 33, 35 od. dgl. geschlossen. Ist es
dagegen z. B. während Transportfahrten
des Baggers oder aus anderen Gründen
erwünscht,
das Gegengewicht 15 in die abgesenkte Stellung zu bringen
und in dieser zu halten, dann wird das Ventil 33 geöffnet und
die beschriebene Einrichtung drucklos gemacht. Dadurch wird das Gegen gewicht 15 unabhängig davon
abgesenkt, in welchem Zustand sich die Zylinder/Kolben-Anordnung 18 befindet,
und überschüssige Hydraulikflüssigkeit
wird durch die Leitung 34 zurück zum Tank 12 transportiert.
Die Druckleitung 23 ist dadurch außer Betrieb gesetzt. Dagegen
kann der Ausleger 4 mit Hilfe der ersten Zylinder/Kolben-Anordnung 5 beliebig
auf-und abgeschwenkt und bei Bedarf ebenfalls in die tiefste Position
gebracht werden.
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Soll das Gegengewicht 15 zu
einem späteren
Zeitpunkt wieder nutzbar gemacht werden, wird der Ausleger 4 zunächst mittels
der ersten Zylinder/Kolben-Anordnung 5 in die aus 1 ersichtliche, höchste Position
angehoben. Bei geschlossenem Ventil 33 wird nun über die
Leitung 36 mit einem ausreichenden Druck Hydraulikflüssigkeit
zugeführt, um
die Einrichtung wieder zu füllen,
wobei über
die Leitungen 31, 32 eine Entlüftung stattfinden kann. Das
Gegengewicht 15 bleibt dabei noch in der abgesenkten Position,
da der über
die Leitung 36 bewirkte Druckanstieg nicht ausreicht, es
anzuheben. Das ist erst wieder möglich,
wenn bei wieder geschlossenen Leitungen 31, 32 das
oben beschriebene Arbeitsspiel erneut beginnt und der Ausleger 4 abgesenkt
wird, wodurch die Hydraulikflüssigkeit
aus dem Zylinder 24 in den Zylinder 25 strömt und dessen
Kolbenstange 29 ausfährt.
Ein Entweichen der Hydraulikflüssigkeit wird
dabei einerseits durch das Rückschlagventil 35 in
der Leitung 36 und andererseits durch Schließen der
Leitungen 31 und 34 verhindert.
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Eine weitere Einsparung von Kraftstoff
kann erfindungsgemäß dadurch
erzielt werden, daß dem Gegengewicht 15 ein
Mittel zur Kompensation des Gewichts einer Last zugeordnet ist,
die vom Ausleger 4 bzw. von dessen Arbeitswerkzeug aufgenommen wird.
Dadurch ist es möglich,
das Gewicht des Gegengewichts 15 etwa dem Gewicht des Auslegers 4 und
des Arbeitswerkzeugs anzupassen und das unter Umständen einige
Tonnen schwere Gewicht der mit einem Löffel, einer Schaufel od. dgl.
aufgenommenen Last zusätzlich
zu kompensieren.
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In 1 bis 3 ist als ein derartiges
Mittel ein Zusatzgewicht 37 vorgesehen, das auf der Schwinge 16 in
Richtung eines Doppelpfeils x verschiebbar
gelagert ist. Im Ausführungsbeispiel
ist das Zusatzgewicht 37 an der Kolbenstange 38 einer
an der Schwinge 16 montierten Zylinder/Kolben-Anordnung 39 befestigt,
die vorzugsweise doppelt wirkend ist. Dadurch ist es mit einer zusätzlichen,
nicht einzeln dargestellten Hydrauliksteuerung möglich, das Zusatzgewicht 37 entweder
in Richtung des Gegengewichts 15 vorzuschieben, um dieses
dadurch zu vergrößern, oder
vom Gegengewicht 15 in Richtung des Anlenkpunkts 17 zurückzuziehen,
um dadurch das wirksame Gesamtgegengewicht zu verkleinern. Vorzugsweise
sind die Steuerbefehle dafür
mit den Funktionen "Löffel
schließen"
bzw. "Löffel öffnen" gekoppelt.
In Abhängigkeit
von der Last, die mit einem Löffel
od. dgl. aufgenommen wird, können
daher kleinere oder größere Gegengewichte
zur Wirkung gebracht werden.
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Das Gegengewicht 15 muß nicht,
wie in 1 bis 3 gezeigt ist, am Bagger
montiert oder körperlich
mit diesem verbunden sein. 5 und 6 zeigen vielmehr, daß es im
Prinzip gleichgültig
ist, wo das Gegengewicht 15 im Einzelfall angeordnet wird.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 5 und 6 ist dem Bagger ein vom Chassis 2 getrennter
Träger 41 für das Gegengewicht 15 zugeordnet.
Bei diesem Träger 41 kann
es sich im Prinzip um jedes beliebige Tragwerk handeln, das zu schwenkbaren
Lagerung des Gegengewichts 15 geeignet ist und über die Druckleitung 23 (4) mit dem Bagger verbunden werden
kann. Insbesondere kann es sich in Abhängigkeit davon, auf welche
Art und Weise der Bagger im Einzelfall benutzt wird, um einen stationären oder fahrbaren
Träger
handeln. Im Ausführungsbeispiel nach 5 und 6, in denen gleiche Teile mit denselben
Bezugszeichen wie in 1 bis 3 versehen sind, ist der
Träger 41 als
ein mit Rädern 42 versehener Anhänger ausgebildet,
der zusammen mit dem Bagger oder auch unabhängig von diesem mit einem besonderen
Zugfahrzeug an den jeweiligen Einsatzort gefahren wird. Dabei ist
im Unterschied zu 1 bis 3 einerseits die Schwinge 16 bei 17 schwenkbar
an einem Dom 43 des Trägers 41 gelagert,
andererseits die Zylinder/Kolben-Anordnung 19 mit
dem von der Schwinge 16 entfernten Ende bei 21 an
den Träger 41 angelenkt,
während
der Ausleger 4 wie in 1 bis 3 mit dem Dom 9 des
Baggers verbunden ist. Als Folge davon sind, wie 5 und 6 zeigt,
die Bauteile 15, 16, 19, 21, 22, 37, 38 und 39 in
derselben Weise und mit derselben Funktion am Träger 41 wie in 1 bis 3 am Chassis 2 montiert, während alle übrigen Bauteile
am Bagger verbleiben, so daß eine
erneute Beschreibung nicht erforderlich ist. Außerdem ist, wie in 5 und 6 eine gestrichelte Linie andeutet, die
am Chassis 2 montierte Zylinder/Kolben- Anordnung
18 analog
zu 4 über die
zweckmäßig flexibel
ausgebildete Druckleitung 23 mit der hier am Träger 41 montierten
Zylinder/Kolben- Anordnung 19 verbunden. Die Funktion und
das Bewegungsspiel sind daher dieselben, d. h. ein Anheben des Auslegers 4 ist
mit einem Absenken des Gegengewichts 15 verbunden und umgekehrt.
Je nach Länge
der Druckleitung 23 kann der Bagger sogar Bewegungen relativ
zum Träger 41 ausführen.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt,
das auf vielfache Weise abgewandelt werden könnte. Insbesondere wäre es möglich, das
Gegengewicht 15 kleiner als das Gewicht des Auslegers 4 und
der daran befestigten Teile zu wählen
und damit zum nur teilweisen Anheben des Auslegers 4 nutzbar
zu machen. Eine nur teilweise Nutzung des Gegengewichts 15 könnte sich auch
aus den im Einzelfall vorliegenden Hebelverhältnissen am Ausleger 4 bzw.
der Schwinge 16 ergeben. Auch durch eine nur teilweise
Kompensation des Gewichts des Auslegers 4 und der mit diesen verbundenen
Teile lassen sich allerdings erhebliche Mengen an Kraftstoff einsparen.
Weiter ist es für
die Zwecke der Erfindung im Prinzip gleichgültig, ob die Zylinder/Kolben-Anordnungen 5, 18 und/oder 19 wie beschrieben
nur einfach oder bei Bedarf mehrfach vorhanden sind. Dasselbe gilt
für die
Zahl der vorhandenen Hydraulikpumpen. Möglich wäre ferner, das Gegengewicht
so am Bagger bzw. Träger 41 anzubringen,
daß es
bei Transportfahrten auf der Straße auf einfache Weise völlig demontierbar
ist. Weiter ist klar, daß die
anhand der 4 beschriebene
Einrichtung zur gegenläufigen
Zwangsführung
des Auslegers 4 und der Schwinge 16 bzw. des Gegengewichts 15 auch
auf andere Weise realisiert werden kann. Insbesondere könnten der
Ausleger 4 und die Schwinge 16 durch mechanische
Mittel, z. B. einen Seilzug, zwangsweise derart gekoppelt sein,
daß das Anheben
des Auslegers 4 durch die auf das Gegengewicht 15 wirkende
Schwerkraft (bzw. umgekehrt) unterstützt wird. Möglich wäre ferner, die Schwinge 16 mit
dem Ausleger 4 zu einer starren, jedoch lösbaren Baueinheit
zu verbinden und diese Baueinheit etwa in ihrem Schwerpunkt schwenkbar
zu lagern. Außerdem
stellt die das Gegengewicht 15 tragende Schwinge 16 nur
ein Beispiel dar, da es auch zahlreiche andere Möglichkeiten zur anhebbaren
und absenkbaren Lagerung des Gegengewichts 15 auf dem Chassis 2 oder
Träger 41 gibt.
Schließlich
versteht sich, daß die
verschiedenen Merkmale auch in anderen als den dargestellten und
beschriebenen Kombinationen angewendet werden können.