DE4441917A1 - Fahrgestell für eine Maschine oder ein Fahrzeug der Ketten- oder Bandbauart - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Fahr­ gestell- oder Untergestellstruktur für eine Maschine oder ein Fahrzeug der Fahrwerk-, Ketten- oder Bandbauart und insbesondere auf eine verbesserte Fahrgestellstruktur, die die Gebrauchslebenszeit bestimmter Fahrgestellbautei­ le erhöht.

Ausgangspunkt

Derzeitige und vorhergehende Konstruktionen von Fahrge­ stellstrukturen für Maschinen der Fahrwerkbauart verwen­ den eine Konstruktion und Herstellungsvorgänge, die es im allgemeinen notwendig machen, daß die individuellen lin­ ken und rechten Fahrwerk-, Ketten- oder Bandanordnungen im wesentlichen parallel zu einer vertikalen Mittellinie des Maschinenhauptrahmens sind. Eine solche Parallelität erzeugt einen Neigungs- oder Sturzwinkel von Null Grad. Der Sturzwinkel wird definiert als der Winkel zwischen einer Achse senkrecht zu der Maschinenvertikalmittellinie und der axialen Mittellinie jeder Schwenkwelle, die die Fahrwerk-, Ketten- oder Bandanordnungen mit dem Maschi­ nenhauptrahmen verbinden. In Wirklichkeit erzeugt die Ab­ lenkung oder das Verbiegen der Schwenkwellen infolge der Belastungen an den Fahrwerkrollen jedoch einen geringen positiven Sturzwinkel. Abhängig von der Steifheit der Schwenkwellen, von damit in Verbindung stehenden Struktu­ ren und von den Arbeitsbedingungen kann sich der positive Sturzwinkel möglicherweise zwischen Null und zwei Grad verändern. Infolge dieses geringen positiven Sturzwinkels wird das Fahrwerk in Richtung der Außenseite der Maschine vorgespannt und die Fahrwerkschienen besitzen die Ten­ denz, immer zu einer Seite der Führungsrollen zu laufen, und zwar gegen den Außenseitenführungsflansch der Rollen oder Walzen. Dies hat zur Folge, daß die Kontaktoberflä­ chen der Schienen und der Rollen oder Walzen Abnutzungs­ profile annehmen, die im wesentlichen zueinander passen. Dies hat auch zur Folge, daß eine geringere als eine 100%ige Benutzung der verfügbaren Abnutzungsoberflächen der Schienen und der Rollen auftritt.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben genannten Probleme zu überwinden.

Die Erfindung

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt eine Fahr- oder Untergestellstruktur für eine Maschine oder ein Fahrzeug der Fahrwerk-, Ketten- oder Bandbauart mit einem Haupt­ rahmen erste und zweite Rollenrahmenanordnungen, die ent­ lang jeder Seite des Hauptrahmens beabstandet sind, erste und zweite Schwenkwellen, die die jeweiligen ersten bzw. zweiten Schwenkwellen mit dem Hauptrahmen verbinden, und Mittel zum Positionieren der Rollenrahmenanordnungen mit einem Winkel zu dem Hauptrahmen in einer vertikal orien­ tierten Ebene.

Die rasche Abnutzung der sich bewegenden Fahrgestellbau­ teile von Maschinen oder Fahrzeugen der selbstlegenden Fahrwerk-, Ketten- oder Bandbauart sind ein Hauptanliegen der Besitzer und der Bediener solcher Maschinen. Unter­ schiedliche Arten von Verbesserungen wurden vorgeschlagen und ausprobiert, um die Abnutzungslebenszeit der sich be­ wegenden Fahrgestellbauteile zu verlängern. Diese umfas­ sen Schutzvorrichtungen und Schilde, unterschiedliche Ar­ ten von auswechselbaren Rollenlaufflächen oder -profilen und die Verwendung von harten Materialien, die in den Rollenlaufflächen oder -profilen und Verbindungsoberflä­ chen eingebettet sind. Obwohl einige dieser Versuche ei­ nen begrenzten Erfolg gezeigt haben, haben sich die mei­ sten nicht als wirtschaftlich oder durchführbar erwiesen.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Fahrgestellstruktur vor, die die Abnutzungslebenszeit bestimmter sich bewe­ gender Bauteile verlängert. Dies wird erreicht durch Si­ cherstellen, daß die zusammenpassenden Abnutzungsoberflä­ chen der sich bewegenden Bauteile mehr als einen einzel­ nen Abnutzungspfad während des Betriebs der Maschine und der Fahrgestellstruktur besitzen.

Figurenbeschreibung

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Maschine der Fahrwerkbauart, die die folgende Erfindung bein­ haltet;

Fig. 2 eine schematische Ansicht von hinten auf einen Hauptrahmen und verbundene Fahrwerkrollenrahmen einer Maschine der Fahrwerkbauart des Standes der Technik;

Fig. 3 ein graphisches Diagramm, das den positiven Sturzwinkel einer Maschine der Fahrwerkbauart des Standes der Technik zeigt;

Fig. 4 ein graphisches Diagramm, das den negativen Sturz­ winkel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 eine schematische Ansicht von hinten auf einen Fahrwerkrollenrahmen, der die vorliegende Erfin­ dung beinhaltet;

Fig. 6 eine schematische Ansicht von hinten auf einen Ma­ schinenhauptrahmen und Schwenkwellen, die die vor­ liegende Erfindung beinhalten;

Fig. 7 eine schematische teilweise geschnittene Ansicht von hinten auf einen Fahrwerkrollenrahmen und eine Schwenkwelle, die die vorliegende Erfindung bein­ halten;

Fig. 8 eine schematische Draufsicht auf eine Fahrwerks­ rolle, die ein Abnutzungsmuster einer Fahrgestell­ struktur des Standes der Technik zeigt; und

Fig. 9 eine schematische Draufsicht auf eine Fahrwerk­ rolle, die ein Abnutzungsmuster einer Fahrwerk­ struktur zeigt, die die vorliegende Erfindung be­ inhaltet.

Die beste Art die Erfindung auszuführen

Gemäß der Zeichnung besitzt eine Maschine oder ein Fahr­ zeug 10 der Fahrwerk-, Ketten- oder Bandbauart eine Fahr­ gestell- oder Untergestellstruktur 12, die erste und zweite beabstandete Fahrwerkrollenrahmenanordnungen 14, 16, eine oder mehrere Schwenkwellen 18 und eine Aus­ gleichsstange 20 aufweist. Jede der ersten und zweiten Rollenrahmenanordnungen 14, 16 umfaßt erste und zweite Leerlaufräder 22, 24 und eine Vielzahl von Führungsrollen 26. Ein Antriebszahnrad 28 ist auf jeder Seite der Ma­ schine 10 positioniert und wird durch das Fahrzeug 10 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen angetrieben. Eine end­ lose Fahrwerkkettenanordnung 30 umgibt oder umspannt je­ des Antriebszahnrad 28, die ersten und zweiten Leerlauf­ räder 22, 24 und die Führungsrollen 26. Die Fahrwerkket­ tenanordnung 30 umfaßt eine Vielzahl von miteinander ver­ bundenen Fahrwerksplatten oder Verbindungselementen 32 und eine Vielzahl von Fahrwerksschuhen 34, die an den Fahrwerksplatten oder Verbindungen 32 befestigt sind. Die Führungsrollen 26 führen die Fahrwerksverbindungen 32, wenn die Fahrwerkskettenanordnung 30 durch das Antriebs­ zahnrad 28 angetrieben wird.

Die Maschine bzw. das Fahrzeug 10 umfaßt einen Hauptrah­ men 36 mit ersten und zweiten Seiten 38, 40 und einer vertikal orientierten Mittellinie 42. Die ersten und zweiten Fahrwerkrollenrahmenanordnungen 14, 16 sind beab­ standet von und benachbart zu den jeweiligen ersten und zweiten Seiten 38, 40 des Hauptrahmens 36. Die Schwenk­ wellen 18 verbinden schwenkbar die Fahrwerkrollenrahmen­ anordnungen 14, 16 mit den jeweiligen ersten und zweiten Seiten des Hauptrahmens 36. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind die meisten derzeitigen und vorhergehenden Konstruk­ tionen von Fahrgestellstrukturen so konstruiert, daß sie einen Neigungs- oder Sturzwinkel "A" von Null Grad vorse­ hen. Eine Ablenkung oder ein Verbiegen der Schwenkwellen 18 infolge von Belastungen an den Fahrwerksrollen 36 er­ zeugt jedoch einen kleinen positiven Sturzwinkel "A" von ungefähr 0,1 bis 2 Grad. Dieser positive Sturzwinkel "A" ist durch das graphische Diagramm in Fig. 3 dargestellt. Ein solcher positiver Sturzwinkel "A" bewirkt, daß die Fahrwerkanordnung 30 in Richtung der Außenseite der Ma­ schine 10 vorgespannt ist und die Fahrwerkschienen 32 laufen zu einer Seite der Führungsrollen 26. Dies erzeugt ein Abnutzungsmuster an diesen Laufflächen 44 der Füh­ rungsrollen 26, ähnlich zu dem in Fig. 8 gezeigten.

Die erfindungsgemäße Fahrgestellstruktur umfaßt Mittel 46 zum Positionieren der ersten und zweiten Rollenrahmenan­ ordnungen 14, 16 mit einem Winkel bezüglich zu der Verti­ kalmittellinie 42 des Hauptrahmens 36 in einer vertikal orientierten Ebene. Dies erzeugt einen anfänglichen klei­ nen negativen Sturzwinkel "B", wie durch das graphische Diagramm in Fig. 4 dargestellt ist. Eine Art der Positio­ niermittel 46 ist in Fig. 5 gezeigt und umfaßt eine Boh­ rung 48 in jeder der Rollenrahmenanordnungen 14, 16, wo­ bei jede Bohrung 48 eine Axialmittellinie 50 besitzt. Die Mittellinie 50 ist nicht senkrecht zu der Vertikalmittel­ linie 42 des Hauptrahmens 36 und bildet einen spitzen Winkel "C" mit einer imaginären Horizontalachse 52, die senkrecht zu der Vertikalmittellinie 42 ist. Der spitze Winkel "C" kann sich in dem Bereich von 0,05 bis 2,0 Grad verändern, ist aber vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 1,0 Grad.

Eine andere Art der Positioniermittel 46 ist in Fig. 6 gezeigt und umfaßt, daß jede Schwenkwelle 18 mit einer Axialmittellinie 54 und einer planaren Anbringungsober­ fläche 56 besitzt. Die Anbringungsoberflächen 56 sind nicht senkrecht zu der Axialmittellinie 54 und die An­ bringungsoberflächen 56 sind in der Lage, direkt an dem Hauptrahmen 36 angebracht zu werden. Die Axialmittellinie 54 bildet einen spitzen Winkel "D" mit einer imaginären Horizontalachse 52′, die senkrecht zu der Vertikalmittel­ linie 42 ist. Der spitze Winkel "D" kann sich in dem Be­ reich von 0,05 bis 2,0 Grad verändern, ist aber vorzugs­ weise in einem Bereich von 0,05 bis 1,0 Grad.

Eine andere Art der Positioniermittel 46 ist in Fig. 7 gezeigt und umfaßt eine Bohrung 48′ in jeder Rollenrah­ menanordnung 14, 16 zur Aufnahme jeweiliger Schwenkwellen 18. Jede Bohrung 48′ besitzt eine Axialmittellinie 50′, die im wesentlichen senkrecht zu der Vertikalmittellinie 42 des Hauptrahmens 36 ist. Eine oder mehrere Lageranord­ nungen 58 sind innerhalb jeder Bohrung 48′ angeordnet. Die Lageranordnungen besitzen eine Axialmittellinie 60, die nicht parallel zu den Axialmittellinien 50′ der Rol­ lenrahmenbohrungen 48′ ist. Diese Nicht-Parallelität zwi­ schen der Axialmittellinie 60 der Lageranordnungen 58 und der Axialmittellinie 50′ der Rollenrahmenbohrungen 48′ kann sich in dem Bereich von 0,05 bis 2,0 Grad verändern, ist aber vorzugsweise in dem Bereich von 0,05 bis 1,0 Grad. Die Nicht-Parallelität zwischen der Axialmittelli­ nie 50′ und der Axialmittellinie 60 bildet einen spitzen Winkel "E".

In jedem der Positioniermittel 46, die in der Zeichnung gezeigt und oben beschrieben sind, sind die Rollenrahmen 14, 16 anfänglich bezüglich zu dem Hauptrahmen 36 mit ei­ nem negativen Neigungs- oder Sturzwinkel positioniert. Wenn die Maschine bzw. das Fahrzeug 10 innerhalb seines Arbeitsbereichs betrieben wird, verändert sich der Sturz­ winkel zwischen einem negativen Winkel und einem positi­ ven Winkel. Der Sturzwinkel ist ungefähr während einer Hälfte der Arbeitszeit negativ und während der anderen Hälfte der Arbeitszeit ist der Sturzwinkel positiv. Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 9 führt die vorliegende Erfindung dazu, daß die Fahrwerksverbindungen 32 gegen einen Außenflansch 62 der Führungsrollen 26 gedrückt wer­ den, und zwar für ungefähr 50% der Betriebszeit und ge­ gen einen Innenflansch 64 der Führungsrollen 26 gedrückt werden, während der verbleibenden 50% der Betriebszeit. Dies erzeugt ein wünschenswertes Abnutzungsmuster auf der Laufoberfläche 44 der Führungsrollen 26, bei dem im we­ sentlichen die komplette Breite der Laufoberfläche 44 verwendet wird. Die originalen, nicht abgenutzten Ober­ flächen der Rollen 26 in den Fig. 8 und 9 sind durch ge­ strichelte Linien 68 dargestellt. Wie in Fig. 8 zu sehen ist, wird ein Teil 70 der Originaloberflächen 68 bei den Fahrgestellen des Standes der Technik nie verwendet.

Industrielle Anwendbarkeit

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung und der vorhergehenden detaillierten Beschreibung ist die vorliegende Fahrge­ stellstruktur 12 insbesondere anwendbar, um die Abnut­ zungslebenszeit bestimmter Fahrgestellbauteile zu verlän­ gern. Wenn die Rollenrahmenanordnungen 14, 16 bezüglich des Hauptrahmens 36 so positioniert sind, daß sie anfäng­ lich einen negativen Sturzwinkel erzeugen, laufen die Fahrwerksverbindungen oder -glieder 32 auf den Laufober­ flächen 66 benachbart zu den Außenflanschen 62. Während des Betriebs der Maschine 10 verändert sich der Sturzwin­ kel von negativ zu positiv und die Verbindungen oder Glieder 32 laufen auf der Laufoberfläche 66 benachbart zu den Innenflanschen 64. Die Verbindungen oder Glieder 32 laufen zwischen den Außen- und Innenflanschen 62, 64 hin und her, wenn sich der Sturzwinkel von negativ zu positiv verändert. Hierdurch wird die gesamte Breite der Rollen­ laufoberflächen 44 verwendet und dadurch die Gebrauchsle­ benszeit der Fahrgestellbauteile erhöht.

Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung er­ geben sich aus einer Studie der Zeichnung, der Offenba­ rung und der Ansprüche.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor: eine Fahr- oder Untergestellstruktur für eine Maschine der Fahrwerk-, Ketten- oder Bandbauart mit einem Hauptrahmen umfaßt erste und zweite Fahrwerkrollenrahmenanordnungen, von denen eine auf jeder Seite des Hauptrahmens positio­ niert ist und mit dem Hauptrahmen durch eine oder mehrere Schwenkwellen verbunden ist. Die ersten und zweiten Rol­ lenrahmen sind mit einem Winkel relativ zu dem Hauptrah­ men in einer vertikal orientierten Ebene positioniert, um einen im wesentlichen negativen Sturz oder Neigungswinkel bei einer vertikalen Belastung von Null an den Rollenrah­ men zu erzeugen. Der Sturzwinkel verändert sich zyklisch zwischen negativ und positiv während der Belastung der Rollenrahmen innerhalb des Arbeitsbereichs der Maschine. Dies hat zur Folge, daß die Schienen des Endlosfahrwerks, die Fahrwerksrollen in unterschiedlichen Bereichen kon­ taktieren und die Abnutzungslebenszeit des Fahrwerks ver­ längern.

Claims (13)

1. Fahrgestellstruktur für eine Maschine der Fahrwerk-, Ketten- oder Bandbauart mit einem Hauptrahmen, wobei der Hauptrahmen erste und zweite Seiten und eine vertikal orientierte Mittellinie besitzt, wenn die Maschine in einer vertikal orientierten Ebene be­ trachtet wird, wobei die Struktur folgendes auf­ weist:
eine erste Rollenrahmenanordnung, die beabstandet von und benachbart zu einer ersten Seite des Haupt­ rahmens positioniert ist;
eine zweite Rollenrahmenanordnung, die beabstandet von und benachbart zu einer zweiten Seite des Haupt­ rahmens positioniert ist;
eine erste Schwenkwelle, die schwenkbar die erste Rollenrahmenanordnung mit der ersten Seite des Hauptrahmens verbindet;
eine zweite Schwenkwelle, die schwenkbar die zweite Rollenrahmenanordnung mit der zweiten Seite des Hauptrahmens verbindet; und
Mittel zum Positionieren der ersten und zweiten Rol­ lenrahmenanordnungen mit einem Winkel relativ zu der Mittellinie des Hauptrahmens in der vertikal orien­ tierten Ebene.

2. Fahrgestellstruktur nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum Positionieren eine Bohrung in jeder Rollenrah­ menanordnung aufweisen, wobei die Bohrung eine Axialmittellinie besitzt, die nicht senkrecht zu der Vertikalmittellinie des Hauptrahmens ist und einen spitzen Winkel mit einer imaginären Horizontalachse bildet, die senkrecht zu der Vertikalmittellinie ist.

3. Fahrgestellstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei je­ de der Schwenkwellen eine Axialmittellinie und eine planare Anbringungsoberfläche besitzt, die nicht senkrecht zu der Axialmittellinie ist und wobei die Mittel zum Positionieren das Verbinden der Anbrin­ gungsoberflächen direkt an dem Hauptrahmen aufwei­ sen.

4. Fahrgestellstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mittel zum Positionieren folgendes aufwei­ sen: eine Bohrung in jeder Rollenrahmenanordnung zur Aufnahme jeweiliger Schwenkwellen, wobei jede Boh­ rung eine Axialmittellinie besitzt, die im wesentli­ chen senkrecht zu der Vertikalmittellinie ist, eine Lageranordnung, die innerhalb jeder Bohrung ange­ bracht ist und wobei die Lageranordnungen eine Axialmittellinie besitzen, die nicht parallel zu den Axialmittellinien der Rollenrahmenbohrungen ist.

5. Fahrgestellstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der spitze Winkel in dem Bereich von 0,05 bis 2,0 Grad liegt.

6. Fahrgestellstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Axialmittellinie einen spitzen Winkel mit einer imaginären Horizontalachse bildet, die senk­ recht zu der Vertikalmittellinie ist und wobei der Winkel im Bereich von 0,05 bis 2,0 Grad liegt.

7. Fahrgestellstruktur nach Anspruch 4, wobei die Nicht­ parallelität der Lageraxialmittellinie mit der Rol­ lenrahmenbohrungsaxialmittellinie in dem Bereich von 0,05 bis 2,0 Grad liegt.

8. Maschine der Fahrwerk-, Ketten- oder Bandbauart mit einem Hauptrahmen mit ersten und zweiten Seiten und einer vertikal orientierten Mittellinie, wenn die Maschine in einer vertikal orientierten Ebene be­ trachtet wird, mit ersten und zweiten Fahrwerkrol­ lenrahmenanordnungen, die beabstandet von und be­ nachbart zu jeweiligen ersten und zweiten Seiten des Hauptrahmens liegen, und mit einer Schwenkwelle, die jede der Fahrwerkrollenrahmenanordnungen mit dem Hauptrahmen verbinden, und mit Mitteln zum Positionieren der ersten und zweiten Rollenrahmenanordnungen mit einem Winkel zu der Mit­ tellinie des Hauptrahmens in der vertikal orientier­ ten Ebene.

9. Maschine nach Anspruch 8, wobei die Mittel zum Posi­ tionieren eine Bohrung in jeder Rollenrahmenanord­ nung aufweisen, wobei die Bohrung eine Axialmittel­ linie besitzt, die nicht senkrecht zu der Vertikal­ mittellinie des Hauptrahmens ist und einen spitzen Winkel mit einer imaginären Horizontalachse bildet, die senkrecht zu der Vertikalmittellinie ist, wobei der spitze Winkel in dem Bereich von 0,05 bis 2,0 Grad liegt.

10. Maschine nach Anspruch 8, wobei jede der Schwenkwel­ len eine Axialmittellinie und eine planare Anbrin­ gungsoberfläche besitzt, die nicht senkrecht zu der Axialmittellinie ist und wobei die Mittel zum Posi­ tionieren das Verbinden der Anbringungsoberflächen direkt an dem Hauptrahmen aufweisen.

11. Maschine nach Anspruch 10, wobei die Axialmittellinie einen spitzen Winkel mit einer imaginären Horizon­ talachse bildet, die senkrecht zu der Vertikalmit­ tellinie ist und wobei der spitze Winkel im Bereich von 0,05 bis 2,0 Grad liegt.

12. Maschine nach Anspruch 8, wobei die Mittel zum Posi­ tionieren folgendes aufweisen: eine Bohrung in jeder Rollenrahmenanordnung zur Aufnahme der jeweiligen Schwenkwellen, wobei jede Bohrung eine Axialmittel­ linie besitzt die im wesentlichen senkrecht zu der Vertikalmittellinie ist, eine Lageranordnung, die innerhalb jeder Bohrung angeordnet ist und wobei jedes Lager eine Axialmittellinie besitzt, die nicht parallel zu einer jeweiligen Axialmittellinie der Rollenrahmenbohrung ist.

13. Maschine nach Anspruch 12, wobei die Nicht-Paralleli­ tät im Bereich von 0,05 bis 2,0 Grad liegt.