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Die Erfindung betrifft eine Rahmenstruktur für ein Flurförderzeug mit einem Batteriefach. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Rahmenstruktur für ein Flurförderzeug mit einem Batteriefach, wobei das Batteriefach in der Rahmenstruktur mit einer seitlichen Öffnung für die Entnahme einer Traktionsbatterie aus dem Batteriefach ausgebildet ist und das Batteriefach mindestens in Fahrzeuglängsrichtung ein senkrechtes Längsblech und in Fahrzeugquerrichtung mindestens ein senkrechtes Querblech aufweist mit einer senkrechten Eckkante zwischen diesen.
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Bei Elektrofahrzeugen, insbesondere Flurförderzeugen mit einer zum Laden austauschbaren Traktionsbatterie, ist eine leichte und kompakte Bauweise mit einem tragfähigen Rahmen, der zugleich eine schlanke Haupttragstruktur aufweist, sehr wichtig, um eine relativ große und schwere Traktionsbatterie in einem Batteriefach für die Energieversorgung mitführen zu können.
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Für Traktionsbatterien, die höher oder ähnlich hoch sind wie die Rahmenstruktur des Rahmens, war ursprünglich bei Gabelstaplern als einer Form von Flurförderzeugen alleine ein Batteriewechsel nach oben bekannt. Bei anderen Formen von Flurförderzeugen, etwa Schleppern, wie sie beispielsweise auf Flughäfen im Einsatz sind, ist dieser vertikale Batteriewechsel noch überwiegend Standard. Dabei wird in der Rahmenstruktur eine große Öffnung für den Wechsel der Traktionsbatterie nach oben vorgesehen und aus Festigkeitsgründen die Rahmenstruktur bzw. der Rahmen seitlich auf beiden Seiten geschlossen ausgeführt.
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Demgegenüber bringt ein seitlicher Batteriewechsel, wie er in großer Zahl bereits bei Gabelstaplern zum Einsatz kommt, zahlreiche Vorteile. So kann das Anheben der großen Batteriegewichte mit beispielsweise bis zu 2 t Gewicht über das Fahrzeug hinweg vermieden werden, das Risiken in Hinblick auf die Arbeitssicherheit mit sich bringt. Ein seitlicher Batteriewechsel ist auch schneller durchführbar und erfordert keinen Kran.
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Ein solcher seitlicher Batteriewechsel erfordert jedoch eine Öffnung in der Seite der Rahmenstruktur, um über diese die Traktionsbatterie entnehmen zu können. Insbesondere bei Traktionsbatterien, die höher oder ähnlich hoch wie die Rahmenstruktur sind, ergibt dies eine deutliche Schwächung der Rahmenstruktur. Hinzu kann kommen, dass die Batteriefächer auch an ihrer Bodenseite zum Teil oder im überwiegenden Teil geöffnet sind, um ein Anheben der Traktionsbatterie in dem Batteriefach mit beispielsweise einem Gabelhubwagen oder einem Gabelstapler beim Wechseln der Traktionsbatterie zu ermöglichen. Eventuell muss aufgrund der Bauhöhe der Traktionsbatterie, oder um zumindest alternativ einen Wechseln der Traktionsbatterie nach oben zu ermöglichen, auch die Oberseite des Batteriefachs von Rahmenstrukturelementen frei bleiben. Es ergibt sich dann eine sehr offene Struktur des Fahrzeugrahmens, bei der im Extremfall über den Bereich des Batteriefachs in der Längserstreckung des Fahrzeugs alle tragenden Rahmenelemente seitlich des Batteriefachs konzentriert sind. Bei Belastungen der Rahmenstruktur sind dann insbesondere die Übergänge zu diesen seitlich des Batteriefach angeordneten Rahmenelementen verstärkten Dehnungen und Spannungen ausgesetzt, da die Rahmenstruktur an diesem Übergang zum Batteriefach relativ nachgiebig ist und sich bei starker Belastung erheblich verformt. Dies führt zu Bereichen mit erhöhten mechanischen Materialbelastungen und damit frühzeitiger Materialermüdung.
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Solche Bereiche mit erhöhter Materialbelastung sind insbesondere die senkrechten inneren Eckkanten des Batteriefachs. An diesen beginnt der Bereich der Rahmenstruktur in Längsrichtung, der die Länge des Batteriefachs in der Fahrzeuglänge als tragende Struktur überbrückt. Beim Beschleunigen und Abbremsen des Fahrzeugs, insbesondere bei Schleppern mit einem hohen Zuggewicht, ergeben sich hier hohe Belastungen, die sich in diesen senkrechten Eckkanten konzentrieren und durch die Kerbwirkung der Eckkante verstärkt auswirken.
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Um dem entgegenzuwirken, müssen die entsprechenden Bauteile mit erhöhten Materialstärken und zusätzlich aussteifenden Elementen ausgelegt werden. Hieran ist jedoch nachteilig, dass sich dadurch einen vergrößertes Gewicht der Rahmenstruktur ergibt.
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Die geschilderten Probleme bei der Gestaltung eines seitlich offenen Rahmenstruktur zur Aufnahme einer Traktionsbatterie werden noch dadurch verstärkt, dass bei bestimmten Flurförderzeugen, beispielsweise einem Schlepper, der Anteil der Traktionsbatterie am Gewicht des Gesamtfahrzeugs sehr hoch liegen kann und etwa 45 % ausmachen kann. Auch hierdurch ergeben sich zusätzliche Belastungen, Biegungen und Spannungen in der Rahmenstruktur, die zu frühzeitiger Materialermüdung führen kann.
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Um diese Nachteile auszugleichen, ist es möglich, eine mittragende Tür des Batteriefachs vorzusehen. Dies erfordert jedoch einen hohen Aufwand, um Scharniere, Schlösser sowie die Tür selbst entsprechend tragfähig und zugleich lösbar mit der Rahmenstruktur zu verbinden. Auch entsteht das Problem, Fertigungstoleranzen auszugleichen bzw. entsprechende Einstellarbeiten im Ausgleich von Toleranzen bei der Montage vorzusehen. Es kann auch zu funktionellen Problemen, insbesondere klemmenden Türschlössern kommen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rahmenstruktur für ein Flurförderzeug zur Verfügung zu stellen mit einem Batteriefach, das die zuvor genannten Nachteile vermeidet, und das bei leichter Bauweise zugleich eine große Dauerfestigkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Rahmenstruktur für ein Flurförderzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Rahmenstruktur für ein Flurförderzeug mit einem Batteriefach, wobei das Batteriefach in der Rahmenstruktur mit einer seitlichen Öffnung für die Entnahme einer Traktionsbatterie aus dem Batteriefach ausgebildet ist und das Batteriefach mindestens in Fahrzeuglängsrichtung ein senkrechtes Längsblech und in Fahrzeugquerrichtung mindestens ein senkrechtes Querblech aufweist mit einer senkrechten Eckkante zwischen diesen, das Längsblech und das Querblech ein einziges durchgehendes Blech sind und die Eckkante eine Ausrundung aufweist.
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An der Eckkante verbindet keine Schweißnaht das Querblech mit dem Längsblech, sondern ein einziges Blech ist entsprechend so gebogen, dass es allein die Funktion des Querblechs wie auch des Längsblechs erfüllen kann. Dadurch entfällt die Kerbwirkung aufgrund der Schweißnaht und die Rahmenstruktur ist robuster gegenüber Materialermüdung. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei einer seitlich für das Batteriefach offenen Rahmenstruktur. Vor allem, wenn zusätzlich aufgrund der Höhe der Traktionsbatterie, oder, um die Möglichkeit der Entnahme der Traktionsbatterie nach oben zu haben, die Oberseite des Batteriefachs ebenfalls offen ist und überdies noch bis auf Aufstandspunkte der Traktionsbatterie der Bodenbereich des Batteriefachs offen ist, um ein Anheben der Traktionsbatterie mit einem weiteren Flurförderzeug beim Wechsel zu ermöglichen. Eine solche Rahmenstruktur wird in den Eckkanten des Batteriefachs bei einer Stoß- und Zugbelastung in Längsrichtung stark auf Biegung belastet. Insbesondere bei Schleppern als einer Form eines Flurförderzeugs ergibt sich durch Beschleunigungs- und Bremskräfte, da bei diesen auch die Vorderräder gebremst werden und zugleich Kräfte der Anhängelast in Längsrichtung wirken, die Gefahr von Materialermüdungen. Dabei kann bereits eine Ausführung der Eckkanten allein mit einem durchgehenden Blech zum Einsatz kommen und ausreichend sein. Vorteilhaft jedoch ist die Eckkante ausgerundet und weist dadurch einen Mindestbiegeradius auf, der die Kerbwirkung und somit die Materialermüdung bei einer großen Zahl von Wechselspielen der Verformungsbelastung erheblich verringert. Vorteilhaft wird auch die Anzahl der Einzelbleche verringert. Auch wenn die Ausrundung die Gesamtsteifigkeit etwas verschlechtert, ergeben sich dennoch Vorteile in Bezug auf Dauerhaltbarkeit und durch die Einsparung ansonsten erforderlicher Verstärkungen und Versteifungen.
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Vorteilhaft verlaufen das Längsblech und zwei Querbleche als einziges durchgehendes Blech über drei Seiten des Batteriefachs mit zwei ausgerundeten Eckkanten.
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Dabei bestehen die quer liegende Vorderwand, die längs orientierte Seitenwand des Batteriefach in Form des Längsblechs, und die quer liegende Rückwand des Batteriefachs als zweites Querblech aus einem einzigen durchgehenden Blech. Es ist schon allein der Einsatz eines solchen durchgehenden Bleches ohne Ausrundung der Eckkanten denkbar und vorteilhaft. Besondere Vorteile ergeben sich jedoch, wenn sowohl die vordere Eckkante wie auch die in Bezug auf die Längsrichtung des Flurförderzeugs hintere Eckkante ausgerundet ist. Genau an diesen beiden Stellen entstehen die größten Verformungen durch die Stoßbelastungen.
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In einer günstigen Ausgestaltung kann die Ausrundung an einer Seite der Eckkante eine entgegengesetzte Rundung aufweisen, so dass das durchgehende Blech außerhalb der Schnittkante des Längsbleches mit dem Querblech verläuft.
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Dadurch wird vor der Eckkante das jeweilige Blech zunächst von dem Batteriefach weg gebogen und verläuft dann in einer Ausrundung bis auf 90° gegenüber der ursprünglichen Richtung, um die Eckkante zu bilden. Die Ausrundung steht somit an keiner Stelle über die bis zur Schnittkante verlängerten Linien der beiden in der Eckkante aneinander stoßenden Bleche in das Innere des Batteriefaches über. Gegenüber einer Ausführung des Batteriefachs mit nicht ausgerundeten Eckkanten kann eine genauso große quaderförmige Traktionsbatterie in das Batteriefach eingesetzt werden. Dabei kann die entgegengesetzte Rundung in dem Längsblech ausgeführt sein, so dass die gesamte Rundung in dem Raum seitlich des Batteriefachs sich befindet. Alternativ kann die entgegengesetzte Rundung mit der eigentlichen Rundung auch allein an den Querblech angeordnet sein, sodass sich der zusätzlich erforderliche Bauraum auf den Raum vor oder hinter dem Batteriefach erstreckt.
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Es können entgegengesetzte Rundungen auf beiden Seiten der Eckkante vorhanden sein.
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Wenn die Ausrundung mit jeweils einer Gegenrundung auf beide Seiten der Eckkante verteilt wird, kann insgesamt eine kompaktere Anordnung erreicht werden.
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In einer Weiterbildung der Rahmenstruktur weisen die Oberseite des Längsblechs und/oder Querblechs eine Abrundung auf und sind Verbindungen, insbesondere eine Schweißnaht, an die Abrundung angrenzend angeordnet.
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Vorteilhaft werden dadurch eventuell erforderliche Schweißnähte an der Oberseite des Batteriefachs aus dem Bereich der Eckverbindung heraus verlegt und die Schweißnaht befindet sich in einem weniger belasteten Bereich.
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Die Rahmenstruktur kann parallel zu dem Längsblech auf der der Öffnung des Batteriefachs abgewandten Seite ein Außenblech aufweisen.
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Zusammen mit dem Längsblech und eventuell zwischen diesen angeordneten Versteifungselementen, wie etwa einem unteren oder oberen Abschlussblech oder diagonal angeordneten Blechen kann somit ein Torsionskasten gebildet werden, der über die Strecke des Batteriefachs eine Haupttragstruktur des Rahmens bzw. der Rahmenstruktur bildet.
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In einer Weiterbildung sind weitere Rahmenelemente der Rahmenstruktur, die quer vor und hinter dem Batteriefach angeordnet sind, insbesondere Bleche, bis zu dem Außenblech durchgeführt und mit einer Schweißnaht mit dem Außenblech verbunden, die unter einem Winkel gegenüber der Senkrechten angeordnet ist.
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Beispielsweise können durch weitere Bleche, die mit einem vorderen oder hinteren Querblech verbunden sind, querliegende Torsionskästen gebildet werden. Wenn ein solches weiteres Blech aus Versteifungsgründen bis zu dem Außenblech durchgeführt wird und die verbindende Schweißnaht möglichst nicht in der Verlängerung des Querblechs und/oder unter einem Winkel zur Senkrechten angeordnet wird, sind diese Schweißnähte nicht im selben Bereich des Übergangs der Rahmenstruktur zum Bereich des Batteriefachs angeordnet und werden bei einer Anordnung unter einem Winkel nicht entlang ihrer Längserstreckung auf Biegung beansprucht. Dadurch ist die Auswirkung der bei einer Schweißnaht immer vorhandenen Kerbwirkung auf die Materialdauerhaltbarkeit vermindert.
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Das Batteriefach kann nach oben offen sein.
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Soweit allein schon aus Platz- und Raumgründen oberhalb der Traktionsbatterie keine Elemente der Rahmenstruktur angeordnet werden können und daher dieser Bereich offen bleiben muss, ergibt sich durch eine solche Gestaltung auch die alternative Möglichkeit, einen Batteriewechsel durch Herausheben der Traktionsbatterie nach oben durchzuführen.
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Vorteilhaft ist das Batteriefach nach unten zumindest so weit offen, dass mit Hebemitteln, insbesondere einem zweiten Flurförderzeug, eine in dem Batteriefach befindliche Traktionsbatterie angehoben werden kann.
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Beispielsweise kann der Boden ausgeschnitten sein bis auf einen umlaufenden Randbereich, auf dem die Traktionsbatterie aufsteht, so dass es möglich ist, mit einem Gabelhubwagen unter die Traktionsbatterie zu fahren und diese bei einem Batteriewechsel anzuheben.
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In einer günstigen Ausführung ist das Flurförderzeug ein Schlepper.
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Insbesondere bei einem Schlepper, der als Anhänge- oder Zuglast das Mehrfache seines Eigengewichtes aufweisen kann, ergeben sich durch die beschriebene Rahmenstruktur besondere Vorteile. Zum einen ist eine leistungsfähige und große Traktionsbatterie möglich, die dennoch seitlich gewechselt werden kann. Zugleich ergeben sich gerade bei einem Schlepper durch das Auflaufen des angehängten Zuggewichts besondere Biegebelastungen der zuvor beschriebenen Art an den Eckkanten des Batteriefachs. Dies ergibt sich beispielsweise dadurch, dass auch bei nur einer angetriebenen Hinterachse die Vorderachse ebenfalls gebremst sein kann und sich somit eine Verwindung der gesamten Rahmenstruktur durch die Schubkraft der auflaufenden Anhänger beim Bremsen ergibt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
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1 schematisch von der Seite die Rahmenstruktur eines Flurförderzeugs mit einem Batteriefach,
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2 die Rahmenstruktur der 1 in Aufsicht,
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3 die Rahmenstruktur in einer Perspektivansicht mit einer Traktionsbatterie,
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4 die Rahmenstruktur in einer weiteren Perspektivansicht,
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5 den Eckbereich des Batteriefachs in einer Schnittansicht,
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6 den Eckbereich in einer weiteren Ausführungsform und,
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7 den Eckbereich in einer dritten Ausführungsform.
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Die 1 zeigt schematisch von der Seite die Rahmenstruktur 1 eines nicht näher sowie nur in Teilen dargestellten Flurförderzeugs 3, in dem vorliegenden Beispiel eines Schleppers 4, mit einem Batteriefach 2 und einer Vorderachse 5 sowie einer Hinterachse 6 zwischen denen das Batteriefach 2 angeordnet ist.
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Die 2 zeigt die Rahmenstruktur 1 der 1 in Aufsicht. Das Batteriefach 2 weist ein Bodenblech 7 auf, das bis auf einen umlaufenden Rand 8 ausgeschnitten ist und nach unten offen, so dass eine nicht dargestellte Traktionsbatterie mit geeigneten Hebemitteln angehoben und durch die seitliche Öffnung 12 für den Wechsel entnommen werden kann. Die inneren Eckkanten 9 zwischen einem Längsblech 10 und zwei Querblechen 11, die die Wände des Batteriefach 2 bilden, sind ausgerundet. Dabei sind die Querbleche 11 und das Längsblech 10 aus einem einzigen durchgehenden, entsprechend umgebogenen und in den Eckkanten 9 abgerundeten Blech gebildet.
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Die 3 zeigt die Rahmenstruktur 1 in einer Perspektivansicht mit einer Traktionsbatterie 13, die wie durch die Pfeile angedeutet aus dem Batteriefach 2 nach oben oder zur Seite entnommen werden kann. Die Traktionsbatterie 13 steht dabei auf dem als umlaufenden Rand 8 ausgebildeten Bodenblech 7 des Batteriefachs 2. Die Eckkanten 9 des Batteriefachs 2 sind ausgerundet.
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Die 4 zeigt die Rahmenstruktur 1 in einer weiteren Perspektivansicht, in der die Traktionsbatterie 13 entnommen ist und verdeckte Bleche durch gestrichelte Linien dargestellt sind. Das Batteriefach 2 wird gebildet durch das als umlaufenden Rand 8 zur Abstützung der Traktionsbatterie 13 ausgebildete Bodenblech 7, an das sich als Wände das Längsblech 10 und zwei Querbleche 11 senkrecht anschließen, die als einziges umlaufendes Blech ausgebildet sind. Die Eckkanten 9 sind ausgerundet. Auf der der seitlichen Öffnung 12 des Batteriefachs 2 abgewandten Seite an der Außenwand ist parallel zu dem Längsblech 10 ein Außenblech 14 angeordnet, das zusammen mit einem Bodenblech 15 und einem Abdeckblech 16 einen seitlichen Torsionskasten 17 bildet, der über die Länge des Batteriefachs 2 die wesentliche Tragstruktur der Rahmenstruktur bildet. Eine zusätzliche Aussteifung erfolgt einzig und allein durch das Bodenblech 7 des Batteriefachs, das jedoch stark ausgeschnitten und nur als umlaufender Rand 8 ausgebildet ist.
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Vor und hinter den Querblechen 11 sind als weitere Rahmenelemente 18 zusätzliche Bleche 19 schräg eingeschweißt, die mit den Querblechen 11 jeweils dreieckige Torsionselemente 20 bilden und bis zu dem Außenblech 14 durchlaufen. Mit dem Außenblech 14 sind die zusätzlichen Bleche 19 durch jeweils eine schräge Schweißnaht 21 verbunden, die somit nicht in ihrer Längserstreckung bei einer Längsbelastung der Rahmenstruktur 1 auf Biegung belastet wird. Gegenüber einer Anordnung der Schweißnaht 21 genau in der Biegekante wird die Gefahr von Brüchen und Materialermüdungen aufgrund der Kerbwirkung in der Schweißnaht 21 erheblich vermindert.
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Die 5 zeigt schematisch den Eckbereich mit der Eckkante 9 des Batteriefachs 2 in einer Schnittansicht, in dem das Längsblech 10 in das Querblech 11 übergeht. Neben dem Längsblech 10 ist das Außenblech 14 angeordnet. Durch jeweils eine entgegengesetzte Rundung 22 ist die abgerundete Eckkante 9 so zurückgesetzt, dass diese an keiner Stelle nach innen zu dem Batteriefach 2 über die bis zu einer Schnittkante 23 verlängerten Linien des Längsblechs 10 und des Querblechs 11 übersteht. Dadurch steht trotz der Ausrundung der Eckkante 9 derselbe quaderförmige Innenraum des Batteriefachs 2 zur Verfügung.
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Die 6 zeigt schematisch den Eckbereich mit der Eckkante 9 in einer weiteren Ausführungsform, wobei für dieselben Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet sind. In dem Eckbereich geht das Längsblech 10 in das Querblech 11 über und neben dem Längsblech 10 ist das Außenblech 14 angeordnet. Durch eine entgegengesetzte Rundung 22 ist die abgerundete Eckkante 9 so zu dem Außenblech 14 hin zurückgesetzt, dass diese an keiner Stelle nach innen zu dem Batteriefach 2 über die verlängerte Linie des Längsblechs 10 übersteht. Der durch die Ausrundung zusätzlich entstehende Bauraumbedarf wird somit in den Torsionskasten 17 verlegt.
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Die 7 zeigt schematisch den Eckbereich mit der Eckkante 9 in einer nochmals weiteren Ausführungsform mit dem Außenblech 14 sowie dem Querblech 11, das in das Längsblech 10 übergeht. Durch eine entgegengesetzte Rundung 22 ist die abgerundete Eckkante 9 so hinter das Querblech 11 gegenüber dem Batteriefach 2 zurückgesetzt, dass diese an keiner Stelle nach innen zu dem Batteriefach 2 über die verlängerte Linie des Querblechs 10 übersteht. Der durch die Ausrundung zusätzlich entstehende Bauraumbedarf wird somit gegenüber dem Batteriefach 2 in den Bauraum vor oder auch hinter dem Batteriefach 2 verlegt.
