CN101827775B - 起重机臂的断面形状 - Google Patents

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Abstract

一种起重机的起重机臂，包括纵轴线和在横向平面内关于对称轴线(s)至少近似镜像对称地延伸的且至少分段地构成为直线的假想的轮廓线，轮廓线在第一和第二交点(S1、S2)上与对称轴线相交，并且朝第二交点(S2)的方向至少在第一与第二交点之间的距离(D)的最后三分之一之前缩减，轮廓线的缩减一直继续到第二交点，并且终止在对称线上的圆滑部(1)中。轮廓线在第一交点与中点之间至少部分具有至少近似圆弧形的段，所述中点与第一和第二交点等距离地设置，所述至少近似圆弧形的段的曲率中心在对称轴线上或在对称轴线附近，轮廓线具有直线段，其假想的延长部分朝第二交点的方向与对称轴线相交成一个角，在第一直线段上连接终止在所述圆滑部上的第二直线段。

Description

起重机臂的断面形状
技术领域
本发明涉及一种用于起重机的起重机臂，包括纵轴线和在横向平面内关于对称轴线至少近似镜像对称地延伸的且至少分段地构成为直线的假想的轮廓线，轮廓线在第一和第二交点上与对称轴线相交且朝第二交点的方向至少在第一与第二交点之间的距离的最后三分之一之前缩减。
背景技术
这样的起重机臂例如在EP 583 552 B1的图13中示出。
所述起重机臂的缺点是，尤其在装入到悬臂系统内时在起重机臂的上部区域内出现不利的力导入。此外制造这样的起重机臂是相对昂贵的。
发明内容
本发明的目的是，消除现有技术中上述的问题。
所述目的通过一种起重机臂解决，其包括纵轴线和在横向平面内关于对称轴线至少近似镜像对称地延伸的且至少分段地构成为直线的假想的轮廓线，该轮廓线在第一和第二交点上与对称轴线相交并且朝第二交点的方向至少在第一与第二交点之间的距离的最后三分之一之前缩减，轮廓线的缩减一直继续到第二交点，并且终止在对称轴线上的圆滑部中，轮廓线在第一交点与中点之间至少部分具有至少近似圆弧形的段，所述中点与第一和第二交点等距离地设置，所述至少近似圆弧形的段的曲率中心在对称轴线上或在对称轴线附近，轮廓线具有第一直线段，该第一直线段的假想的延长部分朝第二交点的方向与对称轴线相交成一个角，在第一直线段上连接第二直线段，所述第二直线段终止在所述圆滑部上。
实际的起重机臂当然由于构成该起重机臂的构件的材料厚度不仅具有外轮廓而且具有内轮廓。“假想的轮廓线”涉及起重机臂的外轮廓。
“面重心”按本公开文件的意义理解为由假想的轮廓线围成的整个区域的重心(图2)。因此术语“面重心”不应理解为涉及在外轮廓与内轮廓之间围成的面。
按本发明的措施导致起重机臂可以由一块唯一的钢板制成。起重机臂的上部可以整体用作尤其是在装入到悬臂系统内时在悬臂延长部分之间的力导入。通过轮廓线向上缩减产生边长与板厚之间的有利的比例。通过本发明能使用比在现有技术中的情况更薄的钢板。
有利的是，圆滑部构成为弯边，或圆滑部构成为圆弧形段。
有利的是，假想的延长部分与对称轴线形成锐角，优选所述锐角大于10°，尤其是所述锐角大于15°，优选所述锐角小于25°。
有利的是，所述至少近似圆弧形的段构成为四分之一圆弧。
有利的是，所述至少近似圆弧形的段的曲率中心在第一交点与中点之间。
有利的是，第一直线段构成为所述至少近似圆弧形的段的切向延续部分。
有利的是，轮廓线在第一交点与第二交点之间具有与对称轴线隔开最大间距的极值点。有利的是，第一与第二交点之间的距离至少等于极值点到对称轴线的最大间距的两倍。有利的是，极值点在第一交点与中点之间，所述中点与第一和第二交点等距离地设置。有利的是，轮廓线到对称轴线的距离以第二交点为出发点在第一与第二交点之间的距离的大约四分之一处小于等于最大间距的0.8倍。
有利的是，第三直线段朝第一交点的方向与所述至少近似圆弧形的段相切地连接，该第三直线段与对称轴线形成小于90°的角。
有利的是，所述至少近似圆弧形的段通过多边形来近似。
有利的是，起重机臂至少在其纵向延伸长度的大部分上具有相同的横截面形状。
有利的是，起重机臂由至少一块钢板制成，并且起重机臂的所有段的板厚在横向平面内至少基本上相同大小。
有利的是，起重机臂由两个外壳构成，所述外壳互相镜像对称地成型，并且互相连接，优选在第一交点和第二交点的区域内互相连接。
有利的是，起重机臂至少沿其纵向延伸长度的一部分由一块唯一的钢板制成，该钢板沿着一条唯一的线封闭，该线优选在第一交点或第二交点的区域内延伸。
此外本发明涉及一种用于起重机的悬臂系统，其中至少悬臂和/或悬臂延长部分构成为按本发明的起重机臂。优选设有一个至二十个优选五个至十个悬臂延长部分。特别优选的是设有多于五个的悬臂延长部分。
此外本发明涉及一种带有按上述实施方式之一的起重机臂或上述类型的悬臂系统的起重机、尤其是装载起重机，以及涉及一种装备这样的起重机的商用车。
附图说明
图1a      按本发明的起重机臂的假想的轮廓线的第一实施例；
图1b、1c  一种实施例的轮廓线的结构(图1b)和相应的钢板结构(图1c)，其中所述至少近似圆弧形的段k1通过多边形导线来近似；
图1d      带有按图1b的三个悬臂延长部分的悬臂系统；
图1e      按图1a至1c的起重机臂，其中画出面重心的位置；
图1f      带有一个悬臂延长部分的悬臂系统，其中示出支承元件的结构；
图1g      带有一个悬臂延长部分的悬臂系统，其中所述至少近似圆弧形的段在悬臂和悬臂延长部分内通过不同的多边形来近似；
图2       按图1a至1c和1e的起重机臂，代表所有实施例，面重心涉及的那个面用点划线画出；
图3       按本发明的起重机臂的轮廓线的第二实施例；
图4       按图1d的悬臂系统的透视图；
图5       带有按本发明的起重机的商用车。
具体实施方式
应先指出，所有附图在以相对正确的关系示出各个轮廓段的长度以及所示角度的范围内是符合比例的。所有角度说明都涉及度数，使得全角度等于360°。锐角理解为小于1/4全角度的角度。钝角理解为大于1/4且小于1/2全角度的角度。等于1/4全角度的角度称为直角。
图1a示出在起重机臂的横向平面内的起重机臂的假想的轮廓线曲线的第一实施例。横向平面在此理解为一个平面，该平面被起重机臂的纵轴线正交穿过。所有按本发明的起重机臂具有一个设置在横向平面内的对称轴线s，起重机臂的轮廓线关于该对称轴线在横向平面内至少近似镜像对称地延伸。对于下述情况，即起重机臂在大部分或其整个纵向延伸部分上具有相同的横截面形状，所述的对称轴线是横向平面与沿着纵轴线延伸的对称平面(中平面)的交线。在所有的实施方式中轮廓线在第一和第二交点S1、S2上与对称轴线相交。在对称轴线s上与第一和第二交点S1、S2等距离地设置的中点M示出在横向平面内起重机臂半高的位置。以中点M为出发点朝交点S2的方向，人们位于起重机臂的下述区域内，该区域在工作时主要受到拉力载荷。起重机臂在中点M与第一交点S1之间的区域在工作时基本上受到压力载荷。
起重机臂的轮廓线的在图1中示出的曲线具有四个互相可区分的段k1、g1、g2、g3。
设置在工作中受最大压力载荷的区域内的段k1构成为圆弧形的，如本身已知的，此时该横截面形状具有减小的压应力以及降低的屈曲危险。足够的是，在某种意义上所述段至少是近似圆弧形的，例如它可以通过多边形来近似，如在图1b和1c中所示。所述至少近似圆弧形的段k1通过多边形导线来近似允许更简单地通过构成起重机臂的钢板的弯边来制造。但是圆弧形的结构当然可以借助于轧制过程实现。
所述至少近似圆弧形的段k1在某种意义上也可以只是近似圆弧形的，例如它可以通过一个或多个带有相应小的偏心率的椭圆段构成。通过依次连接相应短的直线的、椭圆的和/或圆弧形的分段构成所述至少近似圆弧形的段k1也是可以想像的。
如在图1中所示，特别有利的是，所述至少近似圆弧形的段k1构成为四分之一圆弧，也就是说在大约90°的角度上延伸。因此能以所述至少近似圆弧形的段k1的形式构成轮廓线的在第一交点S1与中点M之间的大部分的曲线。在图1中示出的方案是特别优选的，其中所述至少近似圆弧形的段k1的曲率中心K在对称轴线s上或者在其附近，并且所述至少近似圆弧形的段k1的曲率中心K在第一交点S1与中点M之间。不同于在图1中示出的情况，所述至少近似圆弧形的段k1完全可以一直延伸到第一交点S1，在所述情况中在交点S1和点M的区域内整个轮廓线构成为所述至少近似圆弧形的段k1。
然而在图1中示出的实施方式是特别优选的，其中第三直线段g3朝第一交点S1的方向与所述至少近似圆弧形的段k1相切地连接，该直线段与对称轴线s形成小于90°的角γ。(在此角γ大约等于72°)。因此产生起重机臂的良好的可焊接性，产生通过倾斜相遇的段的用于焊接的更好的可夹紧性以及产生实施没有附加的棱边准备的纵向焊缝的可能性。总之产生工艺可靠的实施方式。
该角优选小于80°。优选角γ大于70°。
在图1中示出的实施例中，所述至少近似圆弧形的段k1的曲率中心K直接在中点M与第一交点S1之间的对称轴线s上。不同于所示情况，曲率中心K也可以略微与对称轴线s错开地设置。然而它应始终在中点M与第一交点S1之间的区域内。
在所述至少近似圆弧形的段k1上朝第二交点S2的方向，第一直线段g1与在图1a和1b中示出的辅助圆相切地连接，该直线段在中点M与第二交点S2之间的轮廓曲线的大部分上延伸。通过所述在起重机臂的上部区域内的长的直线结构和由此产生的横截面缩减构成一个区域，该区域比现有技术更好地适合于承受在此出现的拉力以及在设置在悬臂系统内时的支承力。直线段g1的假想的延长部分g1′(见图1b)与对称轴线s形成锐角β，该锐角在所示实施例中大约等于18°。完全一般而言锐角β也可以在大于10°优选大于15°的范围内。在此优选相应的上限是25°，以便防止直线段g1过于平坦地延伸。
在按图1的实施例中，第二直线段g2直接连接到第一直线段g1上，该第二直线段一直延伸到对称轴线s上，在那儿终止在弯边(Kantung)7上，并且与该弯边在第二交点S2上相交。尤其如在图1c中可见，由于制造技术方面的原因可能值得追求的是，第二直线段g2(不同于在图1a中所示的)不是直接而是通过另一个优选构成得弯曲的段与第一直线段g1连接。
在图1中示出的实施例中，第二直线段g2与对称轴线s形成角α，该角小于90°(在图1的实施例中角α大约等于65°)。特别优选的是角α的范围小于70°。然而角α在本实施例中应该大于60°。
第二直线段g2带来优点，该直线段终止在以弯边7的形式的圆滑部(Rundung)上，因此在围绕起重机臂的顶端的区域内使有利的局部力导入成为可能，例如力导入在支承各个悬臂延长部分之间的滑动组件时实现。通过短的边长产生钢板厚度与边长之间的有利的比例，以便防止起重机臂在上部区域内变形。
然而基本上在该区域内也能以第二圆弧形段k2的形式构成轮廓曲线(见图3)。但是这仅仅示出按本发明的一般构思(即轮廓线终止在对称轴线s上的圆滑部中)的一种具体方案。取代所示的构成为圆弧形段k2的圆滑部，圆滑部例如也可以构成为弯边7，如图1所示。
完全一般对于所有按本发明的起重机的实施方式必须说明的是，由轮廓线在横向平面内包围的面的面重心F在中点M与第一交点S1之间的区域内，也就是在起重机臂的半高下方。因此起重机臂的横截面中心点(Querschnittskonzentration)尽可能向下移到压力区域内，由此产生较小的压应力份量。
如由附图可见，所有实施例的轮廓线在第一交点S1与第二交点S2之间具有与对称轴线s隔开最大间距e的极值点E。第一与第二交点S1、S2之间的距离D在此可以至少是间距e的两倍。优选距离D至少是间距e的2.5倍，特别优选是间距e的2.75倍。距离D可以相应小于间距e的三倍。
可以规定，轮廓线到对称轴线s的距离d以第二交点S2为出发点在大约第一与第二交点S1、S2之间的距离D的四分之一处小于等于最大间距e的0.8倍。
在图1中示出的实施例中，在中点M与第一交点S1之间的极值点E大约在曲率中心K的高度上。在图1a中示出的曲线中，轮廓线只具有一个唯一的极值点E，也就是不仅朝第一交点S1的方向而且朝第二交点S2的方向以极值点E为出发点起重机臂的宽度减小。在所述至少近似圆弧形的段k1通过多边形导线近似时，如在图1c中所示，一个多边形段的所有点当然具有所述的最大间距e，通过所述多边形段在极值点E的区域内近似所述至少近似圆弧形的段k1。
以在图1a中所示的半径为r的辅助圆为出发点，按图1的实施例具有按b≈2r的断面宽度b，按D≈3r的断面高度D和按b1≈r的上断面宽度b1。完全一般可以在按本发明的起重机臂中可以规定这些特别有利的尺寸。
对于图1的实施例，图1e示出在对称轴线s上在中点M与第一交点S1之间的面重心F的位置。面重心F在此涉及在图2中用点划线示出的面，即在整个面上，该面被假想的轮廓线(对应于外轮廓)包围。
在图1f中示出带有一个悬臂延长部分的悬臂系统5，其中悬臂系统5的支承附加地通过支承元件1以及悬臂延长部分在悬臂内的支承通过支承元件2示出。所示的实施例当然关于所示的悬臂延长部分的数量完全是示例性的。相同的支承元件可以应用在带有任意多个悬臂延长部分的悬臂系统5中。
在按图1g的实施例中示出两个起重机臂，其中例如涉及一个设置在一个悬臂内的悬臂延长部分。有意义的是，所述至少近似圆弧形的段k1通过不同的多边形近似。在内部的横截面断面在所述至少近似圆弧形的段的区域内具有较少的弯边，这特别在小的断面时在制造方面可能是有利的。
制造按本发明的起重机臂例如可以通过如下方式实现，即起重机臂由两个外壳构成，所述外壳互相镜像地成型，并且外壳之一相应对应一个实施例。两个外壳在第一交点S1和第二交点S2的区域内互相连接，例如互相焊接。
然而特别有利地规定，起重机臂至少沿着其纵向延伸长度的一部分由唯一的一块钢板制成，该钢板适合于成型，并且紧接着沿着一条唯一的线封闭(例如焊接)。所述线例如可以在第一交点S1或第二交点S2的区域内延伸。
钢板的成型可以以已知的方式或通过弯边和/或轧制以及例如焊接来实现。
当不同的壁厚是必需的时，外轮廓优选应该保持不变，并且板厚度应该向内实现。
图4示例性地示出带有一个设置在一个悬臂内的悬臂延长部分的悬臂系统5。
在图5中示例性地示出商用车3，在该商用车上设置按本发明的起重机4。起重机4具有按本发明的悬臂系统5，其中各个悬臂延长部分可以通过推动缸6可相对伸缩地移动。可伸缩的移动性当然也可以通过其他的传动机构来保证。在商用车3的背后区域内例如可以设置未示出的装载车身。

Claims (30)

1.起重机(4)的起重机臂，包括纵轴线和在横向平面内关于对称轴线(s)至少近似镜像对称地延伸的且至少分段地构成为直线的假想的轮廓线，该轮廓线在第一和第二交点(S1、S2)上与对称轴线(s)相交并且朝第二交点(S2)的方向至少在第一与第二交点(S1、S2)之间的距离的最后三分之一之前缩减，其特征在于：轮廓线的缩减一直继续到第二交点(S2)，并且终止在对称轴线(s)上的圆滑部中，轮廓线在第一交点(S1)与中点(M)之间至少部分具有至少近似圆弧形的段(k1)，所述中点与第一和第二交点(S1、S2)等距离地设置，所述至少近似圆弧形的段(k1)的曲率中心(K)在对称轴线(s)上或在对称轴线(s)附近，轮廓线具有第一直线段(g1)，该第一直线段的假想的延长部分(g1′)朝第二交点(S2)的方向与对称轴线(s)相交成一个角(β)，在第一直线段(g1)上连接第二直线段(g2)，所述第二直线段终止在所述圆滑部上，所述至少近似圆弧形的段(k1)构成为四分之一圆弧。
2.根据权利要求1所述的起重机臂，其特征在于：圆滑部构成为弯边(7)，或圆滑部构成为圆弧形段(k2)。
3.根据权利要求1或2所述的起重机臂，其特征在于：第二直线段(g2)直接连接到第一直线段(g1)上，或者第二直线段(g2)通过另一个段与第一直线段(g1)连接。
4.根据权利要求3所述的起重机臂，其特征在于：所述另一个段构成为弯曲的。
5.根据权利要求1或2所述的起重机臂，其特征在于：假想的延长部分(g1′)与对称轴线(s)形成锐角(β)。
6.根据权利要求5所述的起重机臂，其特征在于：所述锐角(β)大于10°。
7.根据权利要求6所述的起重机臂，其特征在于：所述锐角(β)大于15°。
8.根据权利要求5所述的起重机臂，其特征在于：所述锐角(β)小于25°。
9.根据权利要求1或2所述的起重机臂，其特征在于：所述至少近似圆弧形的段(k1)的曲率中心(K)在第一交点(S1)与中点(M)之间。
10.根据权利要求1或2所述的起重机臂，其特征在于：第一直线段(g1)构成为所述至少近似圆弧形的段(k1)的切向延续部分。
11.根据权利要求1或2所述的起重机臂，其特征在于：轮廓线在第一交点(S1)与第二交点(S2)之间具有与对称轴线(s)隔开最大间距(e)的极值点(E)。
12.根据权利要求11所述的起重机臂，其特征在于：第一与第二交点(S1、S2)之间的距离(d)至少等于极值点(E)到对称轴线(s)的最大间距(e)的两倍。
13.根据权利要求11所述的起重机臂，其特征在于：极值点(E)在第一交点(S1)与中点(M)之间，所述中点与第一和第二交点(S1、S2)等距离地设置。
14.根据权利要求11所述的起重机臂，其特征在于：轮廓线到对称轴线(s)的距离(d)以第二交点(S2)为出发点在第一与第二交点(S1、S2)之间的距离(D)的四分之一处小于等于最大间距(e)的0.8倍。
15.根据权利要求1或2所述的起重机臂，其特征在于：第三直线段(g3)朝第一交点(S1)的方向与所述至少近似圆弧形的段(k1)相切地连接，该第三直线段与对称轴线(s)形成小于90°的角(γ)。
16.根据权利要求1或2所述的起重机臂，其特征在于：所述至少近似圆弧形的段(k1)通过多边形来近似。
17.根据权利要求1或2所述的起重机臂，其特征在于：起重机臂至少在其纵向延伸长度的大部分上具有相同的横截面形状。
18.根据权利要求1或2所述的起重机臂，其特征在于：起重机臂由至少一块钢板制成，并且起重机臂的所有段(k1、k2、g1、g2、g3)的板厚在横向平面内至少基本上相同大小。
19.根据权利要求1或2所述的起重机臂，其特征在于：起重机臂由两个外壳构成，所述外壳互相镜像对称地成型，并且互相连接。
20.根据权利要求19所述的起重机臂，其特征在于：所述外壳在第一交点(S1)和第二交点(S2)的区域内互相连接。
21.根据权利要求1或2所述的起重机臂，其特征在于：起重机臂至少沿其纵向延伸长度的一部分由一块唯一的钢板制成，该钢板沿着一条唯一的线封闭。
22.根据权利要求21所述的起重机臂，其特征在于：所述唯一的线在第一交点(S1)或第二交点(S2)的区域内延伸。
23.起重机的悬臂系统，其特征在于：至少有一个悬臂和/或一个悬臂延长部分构成为按权利要求1至22之一所述的起重机臂。
24.根据权利要求23所述的悬臂系统，其特征在于：设有一个至二十个悬臂延长部分。
25.根据权利要求23所述的悬臂系统，其特征在于：设有多于五个的悬臂延长部分。
26.根据权利要求23至25之一所述的悬臂系统，其特征在于：悬臂的轮廓线的形状和所有悬臂延长部分的轮廓线的形状是相同的。
27.根据权利要求23至25之一所述的悬臂系统，其特征在于：悬臂的轮廓线的形状和所有悬臂延长部分的轮廓线的形状是相同的，除了通过多边形近似圆弧的程度之外。
28.起重机，其特征在于：具有按权利要求1至22之一所述的起重机臂或按权利要求23至27之一所述的悬臂系统(5)。
29.根据权利要求28所述的起重机，其特征在于：所述起重机是装载起重机。
30.带有根据权利要求28或29所述的起重机(4)的商用车(3)。
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