DE4214569C1 - Schnellwechselvorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schnellwechselvorrichtung für
Erdbewegungsfahrzeuge zum Auswechseln von Arbeitsgeräten, die
über einen an einem Ausleger der Erdbewegungsmaschine um eine
horizontale Achse schwenkbaren Adapter mit diesem lösbar ver
bunden sind, der als feste Klauen ausgebildete und als ver
schiebbare Verriegelungsbolzen gelagerte Kupplungsglieder
aufweist, denen damit korrespondierende Kupplungsglieder am
Arbeitsgerät zugeordnet sind, von denen das eine Kupplungsglied
eine Öffnungen für den Eintritt der verschiebbaren Kupplungs
glieder aufweisende Riegelplatte ist und das andere Kupplungs
glied eine von den Klauen zumindest teilweise umfaßte Kupp
lungsachse bildet, wobei über die Widerlagerflächen der Kupp
lungsglieder die Verspannung zwischen Adapter und Arbeitsgerät
erfolgt.
Eine solche feste und verschiebbare Kupplungsglieder auf
weisende Schnellwechselvorrichtung zeigt die EP-A 0 273 828. Da
Raum für das Einschwenken und Ausschwenken des Adapters in das
Arbeitsgerät gegenüber der Riegelplatte benötigt wird, ist die
se entsprechend weit von der von den Klauen zu umgreifenden
Kupplungsachse entfernt, so daß beim Kuppeln lediglich die
Klauen mit der Kupplungsachse und die Bolzen mit den Öffnungen
in der Riegelplatte verspannt werden. Durch diese Ausbildung
der Kupplungsglieder bedingt erfolgt über die Widerlagerflächen
der Kupplungsglieder lediglich ein einachsiges Verspannen zwi
schen dem Arbeitsgerät und dem Adapter am Ausleger. Eine solche
Verbindung ist aber nicht ausreichend steif für den schweren
Erdbewegungsbetrieb. Darüber hinaus treten infolge der im we
sentlichen nur linienförmigen Berührung zwischen den Kupplungs
flächen während des Einsatzes des Erdbewegungsfahrzeuges hohe
relative Flächenbelastungen an den Kupplungsgliedern auf.
Beides führt aber zu einem unerwünschten schnellen Verschleiß
der Kupplungsglieder. Schließlich ist für den Wechsel von Ar
beitsgeräten eine einweisende Hilfe für den Fahrer des Erdbe
wegungsfahrzeuges notwendig.
Ferner sind Schnellwechselvorrichtungen bekannt, bei denen
die gehäusefesten Kupplungsglieder eine Kupplungsachse am Ar
beitsgerät und diese teilweise umfassende Aufnahmeklauen am
Ausleger aufweisen, wobei das verschiebbar gelagerte Kupplungs
glied ein federbelasteter Keil ist, der mit dem am Arbeitsgerät
angeordneten festen Kupplungsglied in Form eines Hakens zu
sammenwirkt, wobei der Keil außerhalb der Wirkstellung durch
eine Sperrvorrichtung arretierbar ist, die beim Kupplungsvor
gang zwischen dem Ausleger und dem Arbeitsgerät ausgelöst wird,
so daß sich zwecks Verriegelung der Keil unter der Wirkung der
Feder unter den Haken schiebt; vergleiche AT-B 389 906.
Es ist auch bekannt, die verschiebbaren Kupplungsglieder
als Riegelbolzen auszubilden, die über ein Hebelgetriebe in
zugeordnete Bohrungen einer Tragplatte des Arbeitsgerätes ein
fahrbar sind; vergleiche DE-B 17 84 323.
Schließlich sind Schnellwechselvorrichtungen bekannt, bei
denen als bewegliche Kupplungsglieder federbelastete Klinken
vorgesehen sind, die im Kupplungszustand ein Gegen-Riegelteil
übergreifen und durch äußeren Kraftangriff entgegen der Feder
kraft entriegelbar sind; vergleiche DE-A 33 12 442.
Über die Eigenschaften der eingangs erläuterten Schnell
wechselvorrichtung hinaus ist diesen Schnellwechselvorrichtun
gen ferner gemeinsam die aufwendige Ausbildung und die Stör
anfälligkeit unter Berücksichtigung des rauhen Einsatzes bei
Erdbewegungsarbeiten. Auch ist mit diesen Schnellwechselvor
richtungen das Ziel, ohne weiteres Hilfspersonal allein durch
den Fahrer der Erdbewegungsmaschine einen Wechsel der Arbeits
geräte durchzuführen, nicht erreichbar.
Andererseits besteht jedoch ein großer Bedarf an zuver
lässig über lange Betriebszeiten arbeitenden und einfach zu
bedienenden Schnellwechselvorrichtungen.
Ausgehend von der Schnellwechselvorrichtung nach der EP-A
0 273 828 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese der
art weiterzubilden, daß unter Benutzung weniger und auch unter
Berücksichtigung des unvermeidbaren Verschleißes über lange
Betriebszeiten zuverlässig arbeitender Bauteile ein sicheres
Verriegeln von Arbeitsgerät und Ausleger einer Erdbewegungs
maschine allein vom Fahrer aus möglich wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
eine Widerlagerfläche der Kupplungsglieder des Adapters als
beidseitig von den Klauen begrenzte zylindermantelförmige
Widerlagerfläche ausgebildet ist zwecks Abstützung an der Man
telfläche der Kupplungsachse des Arbeitsgerätes, während die
andere Widerlagerfläche eben ausgebildet und zu einer gedach
ten, beide Widerlagerflächen verbindenden Ebene geneigt an
geordnet ist, daß die Riegelplatte eine der Widerlagerfläche
des Adapters zugewandte und mit dieser korrespondierende und im
Verriegelungszustand vollflächig aufliegende Widerlagerfläche
aufweist, und daß die Widerlagerflächen mit den Flächen der
verschiebbaren Kupplungsglieder und den mit diesen korrespon
dierenden Öffnungen in der Riegelplatte ein ein Aufgleiten und
Verspannen der einander zugewandten Widerlagerflächen von
Adapter und Arbeitsgerät erzwingendes Keilgetriebe bilden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Kupp
lungsflächen der verschiebbar gelagerten Kupplungsglieder des
Adapters und der Kupplungsglieder des Arbeitsgerätes derart
ausgebildet und einander zugeordnet, daß diese ein das Adapter
gehäuse und die Adapterplatte miteinander verspannendes Keilge
triebe bilden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Kupp
lungsflächen der verschiebbaren Kupplungsglieder und die Kupp
lungsflächen der zugeordneten Kupplungsglieder der Riegelplatte
als über einen Umfangswinkel von etwa 180° miteinander korre
spondierende Kegelmantelflächen ausgebildet, wobei die den
Umfangswinkel auf 360° ergänzenden Umfangsteilflächen der der
Riegelplatte zugeordneten Kupplungsglieder mit den zugeordneten
Umfangsflächenbereichen der verschiebbaren Kupplungsglieder ein
vorbestimmtes Lagerspiel einschließen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der dem Verriegeln dienen
den Bauteile der Schnellwechselvorrichtung hat den Vorteil, daß
beim Verriegelungsvorgang die Riegelbolzen im wesentlichen in
der oberen Mantelflächenhälfte des kegelstumpfförmigen Berei
ches eine tragende Funktion ausüben und die schräge Spannfläche
des Adaptergehäuses vollflächig auf die schräge Spannfläche der
Verriegelplatte aufgleitet, so daß mit dem Einleiten des Regel
vorgangs gleichzeitig ein mehrachsiges Verspannen von Adapter
und Arbeitsgerät erfolgt.
Während des Kupplungsvorgangs wird das Adaptergehäuse nach
vorn gegen die Kupplungsachse gedrückt, und durch den vorzugs
weise elliptisch ausgebildeten Freiraum zwischen Riegelbolzen
und Durchbrüchen in der Riegelplatte ist gewährleistet, daß die
Riegelbolzen ständig nachsetzen, sich also in die Verriege
lungsposition bewegen können. Die unter Federspannung stehenden
Riegelbolzen übernehmen somit eine Niederspannfunktion, wobei
durch die Anlage der Aufnahmeklauen an der Kupplungsachse eine
Flächenpressung zwischen den vorstehend erwähnten Schrägflächen
entsteht.
Falls Toleranzen, verursacht durch Verschleiß, auftreten
sollten, werden diese dadurch ausgeglichen, daß die federbeauf
schlagten Riegelbolzen weiter in den Freiraum der Durchbrüche
in der Riegelplatte vorgeschoben werden können.
Mittels der Zentrierorgane wird eine Vorzentrierung beim
Absenken des Adaptergehäuses auf die dem Arbeitsgerät zugeord
nete Adapterplatte erreicht, wodurch der Verriegelungsvorgang
nicht nur erleichtert und ein Verschleiß infolge Verkantens
zwischen Adaptergehäuse und Arbeitsgerät wesentlich verringert,
sondern auch ein einweisungsfreies Wechseln von Arbeitsgeräten
möglich wird.
Der Antrieb der Schaltwelle der Verriegelungsvorrichtung
kann sowohl mechanisch als auch hydraulisch erfolgen, wobei in
der mechanischen Ausführungsform ein Knickhebelmechanismus mit
Verriegelung über den Totpunkt und bei der hydraulischen Aus
führungsform die Anlenkung der Riegelbolzen über eine pendelnde
Druckausgleichsbrücke und einen Hydraulikzylinder erfolgen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In
ihr zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt der teilweise dem Ausleger einer
Erdbewegungsmaschine und teilweise dem Arbeitsgerät
zugeordneten Schnellwechselvorrichtung vor dem gegen
seitigen Eingriff,
Fig. 2 die Schnellwechselvorrichtung nach Fig. 1 in Ein
griff und
Fig. 3 eine Ansicht auf eine Einzelheit der Schnellwechsel
vorrichtung in Richtung des Pfeiles 3 in Fig. 1.
Eine in Fig. 1 insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete
Schnellwechselvorrichtung umfaßt einen Adapter, bestehend aus
Adaptergehäuse 30 und Adapterplatte 12, von denen das Gehäuse
30 einem hier nicht dargestellten Auslegerarm einer ebenfalls
nicht dargestellten Erdbewegungsmaschine und die Adapterplatte
12 dem ebenfalls nicht dargestellten Arbeitsgerät zugeordnet
und mit diesen also fest verbunden sind.
Die Adapterplatte 12 umfaßt eine Grundplatte 14, auf der an dem
einen Ende eine Riegelplatte 16 und an dem abgewandten Ende
mittels Befestigungslaschen 17 eine Kupplungsachse 19 ver
schweißt sind. Die Riegelplatte 16 weist auf der der Kupplungs
achse zugewandten Seite eine Spannfläche 20 auf, die zur
senkrechten Fläche 20′ um 3° bis 35°, vorzugsweise um 5° bis
15°, geneigt ist. Die Riegelplatte 16 ist ferner, wie ins
besondere aus Fig. 3 zu ersehen ist, mit zwei im Abstand a
voneinander angeordneten und im Querschnitt konisch ausgebilde
ten Durchbrüchen 21 und 22 versehen. Der Konuswinkel der von
Kegelmantelflächen begrenzten Durchbrüche ist entsprechend
bemessen und beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel 5°
bis 15°.
Diese 360° umfassenden Kegelmantelflächen der Durchbrüche 21
und 22 sind jeweils im gleichen Abstand zwei Zentren Z1 und Z2
zugeordnet, so daß jeweils zwei Kegelmantelteilflächen vorhan
den sind, von denen die in bezug auf Fig. 1 untere Kegelman
telteilfläche gegenüber der gedachten, die obere Kegelmantel
teilfläche zu einem vollständigen Kegelstumpf ergänzende
Kegelmantelteilfläche ein noch zu beschreibendes Lagerspiel S
aufweist.
Das etwa quaderförmige Adaptergehäuse 30 weist an seinen
Seitenflächen je eine Aufnahmeklaue 31 auf, die im eingefahre
nen Zustand - vergleiche Fig. 2 - die Kupplungsachse 19
umgreifen. Die zwischen den Aufnahmeklauen 31 befindliche
Stirnfläche des Gehäuses 30 geht in eine zylindermantelförmige
Widerlagerfläche 32 über, die - wie ebenfalls Fig. 2 zeigt -
im eingefahrenen Zustand sich an der Zylindermantelfläche der
Kupplungsachse 19 abstützt.
Die abgewandte Stirnseite 34 ist um 3° bis 35°, vorzugsweise um
5° bis 15°, gegenüber der Senkrechten - korrespondierend zur
Spannfläche 20 der Riegelplatte 16 - geneigt und weist eben
falls zwei Durchbrüche 35 auf, durch die je ein im Gehäuse 30
längsverschieblich gelagerter Riegelbolzen 36 hindurchtreten
kann.
Jeder Riegelbolzen 36 weist eine in einer Sackbohrung 37
angeordnete Feder 38 auf, die sich mit ihrem freien Ende auf
einem Federteller 39 abstützt, dem die Stirnseite eines
Winkelhebels 41 zugeordnet ist. Der Winkelhebel 41 ist mittels
eines Verbindungsbolzens 42 an einem Schaltnocken 43 angelenkt,
der mit einer Schaltwelle 44 fest verbunden ist. Über einen
Verbindungsbolzen 45, der durch ein Langloch 46 am zugewandten
Ende des Riegelbolzens 36 greift, ist der zugewandte Arm des
Winkelhebels 41 mit dem Riegelbolzen 36 gelenkig verbunden.
Die vorstehend beschriebenen Teile bilden ein an sich bekanntes
Kniehebelgetriebe, das über die Schaltwelle 44 angetrieben beim
Bewegen von der in Fig. 1 gezeigten Ruhelage in die in Fig.
2 gezeigte Arbeitslage über die Totpunktlage hinaus - gedachte
Verbindungslinie der Mittelpunkte von Schaltwelle 44 und
Verbindungsbolzen 45 - bewegt und damit verriegelt ist. Auf
diese Weise wird ein selbsttätiges Lösen der ausgefahrenen
Riegelbolzen 36 aus der in Fig. 2 dargestellten Riegellage
verhindert.
Die abgewandten Enden 50 der Riegelbolzen 36 sind kegelstumpf
förmig mit einem Kegelwinkel von 5° bis 15° ausgebildet und
korrespondieren mit den Durchbrüchen 21, 22 in der Riegelplatte
16, wie dies ebenfalls aus Fig. 2 deutlich erkennbar ist.
Zwecks Vorzentrierung beim Absenken des Adaptergehäuses 30 auf
die Adapterplatte 12 des Arbeitsgerätes sind Zentrierorgane
vorgesehen, von denen die dem Adaptergehäuse 30 zugeordneten
Zentrierorgane als Zylinderstifte 52 (Fig. 1) ausgebildet
sind, die in die ebene Stirnfläche 34 beidseitig der verschieb
baren Riegelbolzen 36 liegen. Die der Riegelplatte 16 zugeord
neten Zentrierorgane sind im Absenkweg des Adaptergehäuses 30
liegende Schrägflächen 51 (Fig. 3). Beim Absenken des Adapter
gehäuses 30 auf die Adapterplatte 12 - siehe Fig. 1 - werden
infolge der Schrägflächen 51 das Adaptergehäuse und damit die
verschiebbaren Riegelbolzen 36 in bezug auf die Durchbrüche 21,
22 ausgerichtet und damit zentriert, so daß der Kupplungsvor
gang zwischen Riegelbolzen 36 und Durchbrüchen 21, 22 störungs
frei erfolgt.
Infolge der Exzentrizität - Lagerspiel S - der in bezug auf die
Fig. 1 bis 3 unteren Kegelmantelteilflächen der Durchbrüche
21, 22 der Riegelplatte 16 liegen in der Eingriffsstellung
gemäß Fig. 2 die kegelstumpfförmigen Endbereiche 50 der
Riegelbolzen 36 lediglich an den oberen Kegelmantelteilflächen
der Durchbrüche 21, 22, also über etwa 180° der Umfangsfläche
an, während die Kegelmantelteilflächen der unteren Bereiche
nicht anliegen sondern freiliegen, wie dies in Fig. 2 durch
den Spalt S angedeutet ist. Hierzu sind die den Zentren Z1
zugeordneten Ebenen - vergleiche Fig. 3 - so ausgerichtet, so
daß sie die Verbindungsbolzen 45 der Riegelbolzen 36 mittig
schneiden und sind die Riegelbolzen 36 mittels entsprechend
bemessener Gleitlager 49 im Adaptergehäuse 30 parallel geführt.
In dieser Eingriffsstellung, in der das Adaptergehäuse 30
zwischen der an der Kupplungsachse 19 anliegenden Widerlager
fläche 32 und der Spannfläche 20 der Riegelplatte 16, die an
der Stirnseite 34 des Adaptergehäuses anliegt, liegt, ver
spannen die Riegelbolzen 36 das Adaptergehäuse 30 auf der
Adapterplatte 12 infolge des beim Bewegen der Riegelbolzen 36
aus der in Fig. 1 dargestellten Ruhelage in die in Fig. 2
dargestellte Wirklage als Keilgetriebe wirkenden Kegelmantel
teilflächen und bilden die zweite lastübertragende Lagerstelle
der Schnellwechselvorrichtung, welch der die erste Lagerstelle
bildenden Kupplungsachse 16, die von den Aufnahmenklauen 31
umfaßt ist, gegenüberliegt.
Selbstverständlich sind auch andere geometrische Formen der
Spannflächen und Riegelflächen möglich, ohne daß hierbei der
Erfindungsgedanke verlassen wird; beispielsweise sind anstelle
von Kegelmantelflächen auch ebene Schrägflächen für die
beweglichen Riegelorgane und deren zugeordnete gehäusefeste
Kupplungsglieder möglich. Entscheidend ist lediglich, daß ein
ausreichendes Lagerspiel S zwischen den betroffenen und ein
Keilgetriebe bildenden Kupplungsgliedern vorhanden ist.
Claims (5)
1. Schnellwechselvorrichtung für Erdbewegungsfahrzeuge zum
Auswechseln von Arbeitsgeräten, die über einen an einem Aus
leger der Erdbewegungsmaschine um eine horizontale Achse
schwenkbaren Adapter mit diesem lösbar verbunden sind, der als
feste Klauen ausgebildete und als verschiebbare Verriegelungs
bolzen gelagerte Kupplungsglieder aufweist, denen damit korres
pondierende Kupplungsglieder am Arbeitsgerät zugeordnet sind,
von denen das eine Kupplungsglied eine Öffnungen für den Ein
tritt der verschiebbaren Kupplungsglieder aufweisende Riegel
platte ist und das andere Kupplungsglied eine von den Klauen
zumindest teilweise umfaßte Kupplungsachse bildet, wobei über
die Widerlagerflächen der Kupplungsglieder die Verspannung
zwischen Adapter und Arbeitsgerät erfolgt, dadurch gekennzeich
net, daß die eine Widerlagerfläche (32) der Kupplungsglieder
des Adapters (30) als beidseitig von den Klagen (31) begrenzte
zylindermantelförmige Widerlagerfläche ausgebildet ist zwecks
Abstützung an der Mantelfläche der Kupplungsachse (19) des
Arbeitsgerätes, während die andere Widerlagerfläche (34) eben
ausgebildet und zu einer gedachten, beide Widerlagerflächen
(32, 34) verbindenden Ebene geneigt angeordnet ist, daß die
Riegelplatte (16) eine der Widerlagerfläche (34) des Adapters
(30) zugewandte und mit dieser korrespondierende und im Ver
riegelungszustand vollflächig aufliegende Widerlagerfläche (20)
aufweist und daß die Widerlagerflächen (34, 20) mit den Flä
chen der verschiebbaren Kupplungsglieder und den mit diesen
korrespondierenden Öffnungen in der Riegelplatte (16) ein ein
Aufgleiten und Verspannen der einander zugewandten Widerlager
flächen (34, 20; 32, 19) von Adapter und Arbeitsgerät erzwin
gendes Keilgetriebe bilden.
2. Schnellwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kupplungsflächen (50) der verschiebbaren
Kupplungsglieder (36) und die Kupplungsflächen der zugeordneten
Kupplungsglieder (21, 22) der Riegelplatte (16) als über einen
Umfangswinkel von etwa 180° miteinander korrespondierende
Kegelmantelflächen ausgebildet sind, und daß die den Umfangs
winkel auf 360° ergänzenden Umfangsteilflächen der der Riegel
platte (16) zugeordneten Kupplungsglieder (21, 22) mit den
zugeordneten Umfangsflächenbereichen der verschiebbaren Kupp
lungsglieder ein vorbestimmtes Lagerspiel (S) einschließen.
3. Schnellwechselvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die als Riegelbolzen (36) ausgebil
deten verschiebbaren Kupplungsglieder 360° umfassende Umfangs
flächen aufweisen, und daß die der Riegelplatte (16) zugeord
neten und mit den Umfangsflächen (50) der verschiebbaren Kupp
lungsglieder korrespondierenden Kupplungsglieder (21, 22) zwei
in einem Abstand (S) angeordnete Zentren (Z1, Z2) aufweisen,
von denen das eine Zentrum (Z1) zu dem zugeordneten Riegelbol
zen (36) mittig liegt.
4. Schnellwechselvorrichtung nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Riegelbolzen (36) mittels Lagerhülsen (49) im Adaptergehäu
se (30) parallel geführt und über eine gemeinsame Schaltwelle
(44) mittels je eines Kniehebelgetriebes (41, 42, 43, 45) unter
Zwischenschaltung je einer Druckfeder (38) aus der Ruhelage in
die unterhalb der Totpunktlage liegende Wirkstellung überführ
bar sind.
5. Schnellwechselvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Widerlagerflächen (20,
34) zur senkrechten Fläche (20′) eine Neigung von 3° bis 35°,
vorzugsweise von 5° bis 15°, aufweisen und daß die Kupplungs
flächen (50, 21, 22) der Neigung der Widerlagerflächen ent
sprechende Neigungswinkel aufweisen.
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