DE102007003432A1

DE102007003432A1 - Stabilisierung eines fahrbaren Ausleger-Arbeitsgerätes bei verschiedenen Anforderungen in Transport- und Arbeitsstellung

Info

Publication number: DE102007003432A1
Application number: DE200710003432
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl.-Ing. Jungmann
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2007-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation eines durch unterschiedliche Auslegereichweiten verursachten Kippmoments bei einem fahrbaren Ausleger-Arbeitsgerät (1) durch ein verschiebbar oder schwenkbar gelagertes Gegengewicht (4). Durch eine statisch angepasste Versetzung des Gegengewichts (4) wird das durch das Gewicht eines ausgelegten Arbeitsgerätes (3) verursachte Kippmoment auf das fahrbare Ausleger-Arbeitsgerät (1) ausgeglichen.

Description

Die Erfindung betrifft die Anpassung der Ballastposition an die unterschiedlichen Anforderungen in Transport- und Arbeitsstellung eines fahrbaren Ausleger-Arbeitsgerätes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Fahrbare Ausleger-Arbeitsgeräte tragen am freien Ende des Arbeitsarms diverse anflanschbare Arbeitsgeräte wie Mähköpfe, Bürstenköpfe, Saugköpfe, Baggerschaufeln oder andere Arbeitsgeräte, wie sie oft von Straßenmeistereien, Landschaftspflegern oder in der Land- und Forstwirtschaft verwendet werden.
Bei der Pflege des Straßenrandbereichs, dem Waschen von Tunnelwänden oder Straßenbegrenzungspfosten oder gar bei dem Ausheben von Gräben verschiebt sich der Schwerpunkt des fahrbaren Ausleger-Arbeitsgerätes durch das hohe Gewicht und die weite Auslage des freien Endes des Arbeitsarms weit aus dem Zentrum des fahrbaren Ausleger-Arbeitsgerätes heraus.
Durch die Verschiebung des Schwerpunkts des fahrbaren Ausleger-Arbeitsgerätes werden die zulässigen Achslasten oft überschritten oder es besteht sogar die Gefahr des Umkippens des gesamten fahrbaren Ausleger-Arbeitsgerätes zu einer Seite.
Eine zu einseitige Achslast oder gar ein Umkippen des gesamten fahrbaren Ausleger-Arbeitsgerätes wird durch ein verfahrbares Gegengewicht teilweise ausgeglichen, das auf der dem Arbeitsarm gegenüberliegenden Seite ein kompensierendes Gegenmoment zum Kippmoment des kragenden Arbeitsarms erzeugt.
Die DE 199 21 761 B4 beschreibt ein Gegengewicht, welches durch umgekehrtes Verschieben eine einseitige Gewichtsbelastung des fahrbaren Ausleger-Arbeitsgerätes ausgleichen soll.
Ähnlich beschreibt auch die DE 23 16 735 A1 ein hydraulisch zu bewegendes Gegengewicht für Fahrzeuge, wobei das Gegengewicht quer zur Fahrzeugachse schwenk- oder verschiebbar angeordnet ist, um ein Gegenmoment zum Gelenkmast aufzubauen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für fahrbare Ausleger-Arbeitsgeräte der eingangs genannten Art eine Möglichkeit der Momentenkompensation so aufzuzeigen, dass die zulässigen Achslasten nicht überschritten werden und die Gefahr des Umkippens des gesamten fahrbaren Ausleger-Arbeitsgerätes zur Seite, nach vorn oder hinten gebannt wird.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Gegengewichtsversetzmechanik mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 beschrieben.
Die Erfindung beruht auf dem grundlegenden Gedanken der Statik, dass sich ein Körper nur dann im statischen Gleichgewicht befindet, wenn die Summe aller auf ihn wirkenden Kräfte und Momente null ist. Für ein stark vereinfachtes Modell eines fahrbaren Ausleger-Arbeitsgerätes mit einer punktförmig angenommenen Last mit der Masse M1 am Arbeitsarm mit der Länge L1 besteht dann ein statisches Gleichgewicht, wenn für das Gegengewicht mit der Masse M2 und dem dazugehörigen Lastarm L2 gilt: M1 × L1 + M2 × L2 = 0
Bei einer konstanten Masse M2 des Gegengewichts folgt für eine Länge L2 des Hebelarms an dessen Ende das Gegengewicht angebracht ist: L2 = –(M1 × L1)/M2
Das Minuszeichen im rechten Term zeigt an, dass der Hebelarm an dessen Ende das Gegengewicht angebracht ist, in die dem Arbeitsarm gegenüberliegende Richtung zeigt. Durch diese statisch genau angepasste Versetzung des Gegengewichts wird das durch das Gewicht des ausgelegten Arbeitsgerätes verursachte Kippmoment auf das Fahrzeug quantitativ ausgeglichen.
In vorteilhaften Ausführungsformen erfolgt die Versetzung des Gegengewichts transversal. So kann das Gegengewicht beispielsweise auf einer Schiene lateral versetzt werden.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen erfolgt die Versetzung des Gegengewichts orbikular. So kann das Gegengewicht beispielsweise vertikal schwenkbar auf einem dem Arbeitsarm diametral gegenüberstehenden zweiten Lastarm angebracht sein.
Das Gegengewicht kann horizontal schwenkbar angeordnet sein.
Die Kräfte zum räumlichen Verschieben oder Verschwenken der Gegengewichte können durch elektrische oder hydraulische Antriebseinheiten aufgebracht werden.
Eine Möglichkeit zur statisch genau angepassten Versetzung des Gegengewichts besteht darin, dass ein Neigungssensor in einem ersten Schritt die Einhaltung der horizontalen Lage des Ausleger-Arbeitsgeräts permanent überwacht. Gerät das Ausleger-Arbeitsgerät durch einseitige Belastung aus der horizontalen Lage, gibt der Neigungssensor ein Signal über Richtung und Stärke der Abweichung an eine Berechnungseinheit.
In einem zweiten Schritt wertet die Berechnungseinheit das Kippsignal aus. Durch eine dem jeweiligen Ausleger-Arbeitsgeräts mit seinem speziellen Aufsatz für den Arbeitsarm zugeordneten Datensatz wird einer bestimmten Kipprichtung und dem zugehörigen Kippwinkel eine entsprechender Versetzungsposition des Gegengewichts zur Aufrichtung bis zur statischen Wiederherstellung eines Momentenausgleichs zugewiesen.
In einem dritten Schritt wird durch eine an die Berechnungseinheit gekoppelte Antriebseinheit das Gegengewicht an die Stelle bis zur statischen Wiederherstellung eines Momentenausgleichs gebracht. Das durch das Gewicht des ausgelegten Arbeitsgerätes verursachten Kippmoments auf das Fahrzeug wird durch diese Versetzung des Gegengewichts quantitativ ausgeglichen. Das Ausleger-Arbeitsgerät steht nun wieder sicher.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung in den verschiedenen Zuständen erläutert:
Dabei zeigen jeweils schematisch:
1 eine Seitenansicht in Transportstellung
2 eine Seitenansicht in Arbeitsteilung transversal
3 eine Seitenansicht in Arbeitstellung orbikular
4 eine Ansicht von Hinten in Arbeitstellung
1 zeigt eine Seitenansicht eines fahrbaren Ausleger-Arbeitsgeräts 1 in Transportstellung – also beispielsweise auf der Fahrt zu einem Einsatzort. Dabei liegt ein Arbeitsgerät 3 auf einer Ladefläche 10. Ein Gegengewicht 4 ist in seiner eingefahrenen Ruheposition auf der Ladefläche 10 fixiert.
2 zeigt eine Seitenansicht eines fahrbaren Ausleger-Arbeitsgeräts 1 in Arbeitstellung – also beispielsweise mit einer Mähmaschine als Arbeitsgerät 3. Das Arbeitsgerät 3 ist in diesem Modus an einen außerhalb der Fahrzeugkarosserie liegenden Arbeitsarm 2 angeflanscht, um beispielsweise das Gras vor dem Fahrzeug abzumähen. Dieses weit vor dem vorderen Teil der Fahrzeugkarosserie des Ausleger-Arbeitsgeräts 1 liegende Arbeitsgerät 3 leitet ein hohes Moment in das Arbeitsgerät 1 ein. Zur Kompensation dieses nach vorne wirkenden Moments wird das Gegengewicht 4 auf der Schiene 5 mit Hilfe eines E lektromotors mit Getriebe und Zahnstangenritzel welches in eine mit der Schiene 5 fest verbundene Zahnstange 9 eingreift in Fahrtrichtung nach hinten ausgefahren. Durch diesen vergrößerten Kraftarm entsteht ein kompensierendes Moment. Eine weitere Neigung wird durch einen Neigungssensor 11 detektiert, der Sensorwert wird in einer Berechnungseinheit 12, welche mit dem Elektromotor 8 über eine Kopplung 13 verbunden ist, einer neuen Stellung des Gegengewichts 4 zugeordnet.
3 zeigt eine Seitenansicht eines fahrbaren Ausleger-Arbeitsgeräts 1 in Arbeitstellung mit orbikularer Verstellung des Gegengewichts 4 durch ein Parallelogramm 6, welches über einen Hydraulikzylinder 7 wiederum über die Berechnungseinheit 12 und den Neigungssensor 11, angesteuert wird.
4 zeigt eine Hinteransicht des Ausleger-Arbeitsgeräts 1 in Arbeitstellung mit seitlich positioniertem Arbeitsarm 2 mit angeflanschtem Arbeitsgerät 3 sowie auf der gegenüberliegenden Seite der Fahrzeugkarosserie angebrachtem Gegengewicht 4. Diese Arbeitsstellung ist hinsichtlich der Kippgefahr noch kritischer als die vorangegangenen, in den 1–3 beschriebenen Beispielen, da sich das Ausleger-Arbeitsgerät 1 nicht mehr über die Länge des Radstands, sondern nur über die Breite der Achsen seitlich abstützen kann; zusätzliche feste seitliche Stützen, wie sie bei Kranwagen üblich sind, können wegen des nichtstationären Betriebs nicht eingesetzt werden.
Das Arbeitsgerät 3 wird an dem Arbeitsarm 2 seitlich neben dem Ausleger-Arbeitsgerät 1 geführt. Zur Kompensation dieses nach links wirkenden Moments wird das Gegengewicht 4 auf der Schiene 5 nach rechts ausgefahren. Eine weitere Neigung wird durch den Neigungssensor 11 detektiert und durch die Berechnungseinheit 12 mit Hilfe des Elektromotors 8 mit Getriebe und Zahnstangenritzel, welches in die mit der Schiene 5 fest verbundene Zahnstange 9 eingreift, entsprechend korrigiert.

Claims

Vorrichtung zur Kompensation eines durch unterschiedliche Auslegereichweiten verursachten Kippmoments bei einem fahrbaren Ausleger-Arbeitsgerät (1) durch mindestens ein verschiebbar oder schwenkbar gelagertes Gegengewicht (4) dadurch gekennzeichnet, dass durch statisch angepasste Versetzung des Gegengewichts (4) das durch das Gewicht eines ausgelegten Arbeitsgerätes (3) verursachte Kippmoment auf das fahrbare Ausleger-Arbeitsgerät (1) ausgeglichen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Versetzung des Gegengewichts (4) transversal erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Versetzung des Gegengewichts (4) orbikular erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Versetzung des Gegengewichts (4) elektromotorisch erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Versetzung des Gegengewichts (4) hydraulisch erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennen eines möglichen Kippens des Ausleger-Arbeitsgeräts(1) durch einen mit einer Berechnungseinheit (12) gekoppelten Neigungssensor (11) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennung eines möglichen Kippens des Ausleger-Arbeitsgeräts (1) durch den mit der Berechnungseinheit (12) gekoppelten Neigungssensor (11) eine Versetzung des Gegengewichts (4) durch einen Stellmotor bis zur Wiederherstellung eines Momentenausgleichs erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Weg zur Versetzung des Gegengewichts (4) durch Berechnung des zur Erhaltung der Standfestigkeit notwendigen Gegenmoments zum Aufrichten des Ausleger-Arbeitsgeräts (1) in der Berechnungseinheit (12) erfolgt und über eine Kopplung (13) zwischen Berechnungseinheit und Antrieb an den Stellmotor weitergegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor zur Versetzung des Gegengewichts (4) ein Elektromotor (8) mit Getriebe und Zahnstangenritzel, welches in eine fest mit der Schiene (5) verbundene Zahnstange (9) eingreift, ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor zur Versetzung des Gegengewichts (4) ein Hydraulikzylinder (7) zur Verstellung eines Parallelogramms (6) zur Führung des Gegengewichts (4) ist.