DE102020125042B3

DE102020125042B3 - Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102020125042B3
Application number: DE102020125042.8A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2040-09-26

Abstract

Es wird eine Arbeitsmaschine (1.1, 1.2, 1.3) mit genau einer Hauptfahrzeugachse (3), mit beidseitig an der Hauptfahrzeugachse (3) angeordneten Radelementen (4.1, 4.2), mit einem Arbeitsgerät (2) oder eine Aufnahme (9) für ein Arbeitsgerät beschrieben. Dabei ist das Arbeitsgerät (2) durch mindestens einen Schwenkarm (6, 6.1, 6.2) mit mindestens einem drehbar angeordneten Arbeitsarm (7, 7.1, 7.2) an einem Fahrzeugrahmen (12) angeordnet. Weiterhin umfasst die Arbeitsmaschine (1.1, 1.2, 1.3) mindestens ein verschiebbares Gewicht (5, 5.1, 5.2), wobei dieses durch mindestens ein Gestänge (11, 11.1, 11.2) am Fahrzeugrahmen (12) angeordnet ist, wobei dem/den verschiebbaren Gewichten (5, 5.1, 5.2), dem/den Gestängen (11, 11.1, 11.2) und den Schwenkarmen (6, 6.1, 6.2) mit den Arbeitsarmen (7, 7.1, 7.2) jeweils ein ausschließlicher Bewegungskanal (16.1, 16.2, 16.3, 16.4, 16.5, 16.6, 16.7, 16.8, 16.9, 16.10) entlang der Fahrzeuglängsachse (14) zugeordneten ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Radlader, Baggerlader oder Kompaktlader bekannt, bei denen am vorderen Fahrzeugende ein Arbeitsgerät angebracht wird. Dieses Arbeitsgerät kann eine Schaufel sein, eine Stapelgabel oder andere, in der Land- und Bauwirtschaft gebräuchliche Arbeitsgeräte. Dabei kann das Arbeitsgerät, zum Beispiel die Schaufel, angehoben beziehungsweise abgesenkt werden. Dafür nutzt der Radlader (siehe 1a und 1b) einen Hubrahmen, der auf der einen Seite mit Gelenken am Vorderwagen des Radladers drehbar angebracht wird. Dabei lassen die verwendeten Gelenke nur eine Drehbewegung in einer Fahrzeuglängsebene zu, wodurch sich der Hubrahmen ausschließlich nach oben oder nach unten drehen lässt. Das Arbeitsgerät, beim Radlader sehr oft eine Schaufel, bewegt sich dabei auf einer Kreisbahn, dessen Mittelpunkt die Gelenke darstellen, mit den der Hubrahmen am Fahrzeugrahmen angebracht ist. Auf der hinteren Seite befindet sich ein fest angebrachtes Gegengewicht. Die Stabilität dieses Radladers gegen ein Umkippen um die Vorderachse nach vorne wird im Wesentlichen durch das Gewicht in der Schaufel, deren Abstand zur Vorderachse sowie dem Gewicht des Gegengewichts und dessen Abstand zur Vorderachse beeinflusst. Dabei wirkt sich die Drehung des Hubrahmens auf der Kreisbahn nachteilig aus, da sich der Abstand in horizontaler Richtung beim Hochheben der Schaufel vom Boden erst noch vergrößert. Nachteilig an diesem Radlader ist die feste, nicht verschiebbare Position des Gegengewichts sowie der in horizontaler Richtung nicht veränderbare Abstand der Schaufel zur Vorderachse, außerhalb der fest vorgegeben Kreisbahn.
Aus der DE 10 2017 100 963 B4 ist eine Arbeitsmaschine bekannt, die ihren Schwerpunkt mit einer entlang einer Fahrzeuglängsachse verschiebbaren Gewichts verändern kann. Arbeitsmaschinen, die am vorderen Ende ein Arbeitsgerät besitzen, so wie zum Beispiel Radlader, können durch die Verwendung eines verschiebbaren Gewichts leichter gebaut werden und agiler betrieben werden als vergleichbare Fahrzeuge mit einem am hinteren Ende fest montierten Gegengewicht. Je grösser dabei der Verschiebebereich ist, desto besser wird das Last-Leergewichtsverhältnis und somit die Energieeffizienz der Maschinen. Mittels des verschiebbaren Gewichts kann die Lastverteilung bei Fahrzeugen mit zwei oder mehr Achsen zwischen diesen Achsen verstellt werden. Die DE 10 2017 100 963 B4 beschreibt zudem ein Fahrzeug mit einem verschiebbaren Gewicht, welches nur eine Fahrzeugachse umfasst. Eine solche Arbeitsmaschine mit nur einer Hauptfahrzeugachse kann mittels ihres Arbeitsgeräts dieselben Aufgaben erfüllen, wie Maschinen mit zwei oder mehr Achsen das können. Das Ziel dieser Arbeitsmaschinen ist dabei, diese Aufgaben in der gleichen Zeit zu bewerkstelligen, wobei die Arbeitsmaschinen aber vergleichsweise kleiner und leichter gebaut sind. Außerdem können sie die Lenkfunktion über unterschiedliche Drehzahlen bzw. Drehrichtungen der beiden Räder so darstellen, dass sie deutlich wendiger sind als die Maschinen mit vier oder mehr Rädern. Diese Arbeitsmaschinen können entweder auf nur zwei Rädern fahren, indem sie über die Hauptfahrzeugachse balancieren. Dabei behalten sie ihr Gleichgewicht durch das Verschieben des verschiebbaren Gewichts aufrecht. Oder sie benutzen ein Hilfsrad, welches passiv gelenkt ist und im Vergleich zu der Hauptfahrzeugachse nur sehr wenig Last aufnimmt. Auch zum Erhalt dieses Zustandes wird das Verschieben des verschiebbaren Gewichts verwendet. Außerdem kann diese Arbeitsmaschine mithilfe der Schwenkarme ebenso ihr Arbeitsgerät, das üblicherweise am entgegengesetzten Fahrzeugende angeordnet ist, entlang der Fahrzeuglängsachse, also in horizontaler Richtung verschieben. Somit kann das Gewicht des Arbeitsgeräts, zum Beispiel eine voll beladene Schaufel, genutzt werden, um die Lage des Fahrzeugschwerpunkts zu verschieben und somit in einem idealen Bereich zu halten. Nachteilig an dieser Arbeitsmaschine ist, dass das Arbeitsgerät weit in die Nähe der Hauptfahrzeugachse herangeführt werden muss, um ein kurzes kompaktes Fahrzeug zu erhalten. Die Arbeitsarme benötigen dafür einen Platz ebenfalls nahe der Hauptfahrzeugachse oder gar hinter derselben. Gleichzeitig soll aber auch das verschiebbare Gewicht sehr nahe an die Hauptfahrzeugachse herangezogen werden. Auch diese benötigt hierfür ein Gestänge, welches ebenfalls den Platz über der Hauptfahrzeugachse benötigt. Daraus ergibt sich der Nachteil, dass die Schaufel und das verschiebbare Gewicht nicht gleichzeitig in der Nähe oder direkt über der Hauptfahrzeugachse positioniert werden können. das Fahrzeug, zum Beispiel für eine Transportfahrt, sehr kurz zu machen, soll das verschiebbare Gewicht weit eingezogen werden können, dann muss die voll beladene Schaufel ebenfalls sehr weit eingezogen werden. Dabei beanspruchen das Gestänge, an dem das verschiebbare Gewicht angeordnet ist und die Arbeitsarme mit den Schwenkarmen denselben räumlichen Bereich im Fahrzeug, der in der Nähe der Hauptfahrzeugachse liegt.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung eine Arbeitsmaschine, beziehungsweise ein Fahrzeug bereit zu stellen, welches für die Bearbeitung der heute üblichen Arbeitsaufgaben von Arbeitsmaschinen geeignet ist und dabei eine hohe Wendigkeit und Flexibilität aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Arbeitsmaschine, beziehungsweise ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, welches ein geringeres Gewicht bei einer gleichbleibenden Leistungsfähigkeit sowie eine höhere Agilität und eine geringere Teiledichte aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Arbeitsmaschine, beziehungsweise ein Fahrzeug bereit zu stellen, welches als Basisträgerfahrzeug flexibel für verschiedene Arbeitsgeräte nutzbar sein soll. Zudem soll es Aufgabe der Erfindung sein, eine Arbeitsmaschine, beziehungsweise ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, mit dem eine Steigerung der Produktivität ermöglicht werden soll und das zudem modernen ökologischen Anforderungen entspricht.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale nach dem Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Dazu sollen Fahrzeuge mit einem verschiebbaren Gewicht und einem verschiebbaren Arbeitsgerät verwendet werden. Beide sollen in einem ausreichend weiten Bereich verschoben werden können, um somit ein sehr kompaktes Fahrzeug zu ermöglichen und den Fahrzeugschwerpunkt in einem idealen Bereich zu halten. Die Verschiebung des verschiebbaren Gewichts soll durch ein Gestänge erfolgen, welches das verschiebbare Gewicht sehr nahe in den Bereich der Hauptfahrzeugachse führt, oder darüber. Außerdem soll die Verschiebung des Arbeitsgeräts durch einen Schwenkarm und einen Arbeitsarm erfolgen, der das Arbeitsgerät sehr nahe an den Bereich der Hauptfahrzeugachse führt. Dazu soll ein Fahrzeugaufbau gefunden werden, bei welchem die Position und Bewegungsraum des Schwenkarms, des Arbeitsarms für die Aufnahme und Bewegung des Arbeitsgeräts, sowie die Position und Bewegungsraum des verschiebbaren Gewichts ermöglicht wird.
Eine erfindungsgemäße Arbeitsmaschine umfasst genau eine Hauptfahrzeugachse, beidseitig an der Hauptfahrzeugachse angeordnete Radelemente, ein Arbeitsgerät oder eine Aufnahme für ein Arbeitsgerät, wobei dieses durch mindestens einem Schwenkarm mit mindestens einem drehbar angeordneten Arbeitsarm an einem Fahrzeugrahmen angeordnet ist. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine mindestens ein verschiebbares Gewicht, wobei dieses durch mindestens ein Gestänge am Fahrzeugrahmen angeordnet ist. Dabei ist dem verschiebbaren Gewicht, den Gestängen und den Schwenkarmen mit den Arbeitsarmen jeweils ausschließlich ein Bewegungskanal entlang der Fahrzeuglängsrichtung zugeordnet.
Eine erfindungsgemäße Arbeitsmaschine weist somit im Gegensatz zu einer Arbeitsmaschine aus dem Stand der Technik einen Aufbau auf, der es ihr ermöglicht, sowohl das Arbeitsgerät mit seiner großen Masse, als auch das schwere verschiebbare Gewicht in den mittleren Bereich der Arbeitsmaschine zu verschieben, der in der Nähe der Hauptfahrzeugachse liegt. Somit kann der Fahrzeugschwerpunkt immer in diesem Bereich gehalten werden, womit eine stabile Lage für das Fahrzeug erreicht wird. Außerdem kann somit die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine im Gegensatz zu einer Maschine aus dem Stand der Technik eine sehr kompakte Stellung einnehmen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass eine erfindungsgemäße Arbeitsmaschine an engen Einsatzorten eingesetzt werden kann, wie sie oft auf innerstädtischen Baustellen vorkommen und dort sehr agil betrieben werden kann. Außerdem ergibt sich daraus der Vorteil, dass eine deutlich leichtere Arbeitsmaschine bereitgestellt werden kann, die dennoch dieselbe nutzbare Last heben und transportieren kann, wie die vergleichbare Arbeitsmaschine aus dem Stand der Technik. Dies wird dadurch ermöglicht, dass sich bei der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine die Last beim Anheben sehr nahe an der Hauptfahrzeugachse befindet, ähnlich wie das bei Gegengewichtstaplern aus dem Stand der Technik der Fall ist. Nachdem diese soweit angehoben ist, dass das Arbeitsgerät und/oder die Last oberhalb der Radelemente liegt, kann sie noch weiter an die Hauptfahrzeugachse herangeführt werden. Das wird dadurch ermöglicht, dass sich die Arbeitsarme und Schwenkarme in den ihnen zugeordneten Bewegungskanälen frei und unabhängig von den Bewegungen des verschiebbaren Gewichts bewegen kann. Für das Anheben der Last vom Boden ist das verschiebbare Gewicht weit nach hinten ausgefahren. Somit kann dieses durch die Hebelwirkung seiner Position leicht sein und dennoch hohe Lasten am Arbeitsgerät ermöglichen, ohne dass das Fahrzeug seine stabile Lage verliert. Durch das vergleichbar geringe verschiebbare Gewicht wird das Gesamtgewicht des Fahrzeugs vorteilhaft beeinflusst. Sobald das Arbeitsgerät mit der aufgenommenen Last weiter über die Hauptfahrzeugachse eingezogen ist, wird im Gegenzug das verschiebbare Gewicht weiter eingezogen. Das wird dadurch ermöglicht, dass sowohl dem verschiebbaren Gewicht als auch den daran angeordneten Gestängen je eigene Bewegungskanäle zugeordnet sind, wodurch sich die Bewegungen des Arbeitsgeräts als auch die Bewegungen des verschiebbaren Gewichts im Wesentlichen nicht gegenseitig behindern.
Somit weist die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine im Gegensatz zu einer Arbeitsmaschine aus dem Stand der Technik ein deutlich besseres Verhältnis der Nutzlast zum Eigengewicht auf. Besonders bei kleineren Arbeitsmaschinen liegt ein weiterer Vorteil darin, dass die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine auf einfachen Fahrzeuganhängern transportiert werden kann, ohne dass deren maximal zulässiges Gesamtgewicht überschritten wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine liegt darin, dass sie durch das geringere Gewicht innerhalb von Gebäuden in höheren Stockwerken eingesetzt werden kann, ohne deren maximal zulässige Bodenbelastung zu überschreiten. Dabei kann sie weiterhin mittels den in den Gebäuden vorhandenen Aufzügen in verschiedene Stockwerke gebracht werden, ohne die zulässige Nutzlast der Aufzüge zu überschreiten.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nimmt das verschiebbare Gewicht und der ihm zugeordnete Bewegungskanal eine mittlere Position auf der Fahrzeugquerachse ein. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass dem verschiebbaren Gewicht und dem zugeordneten Bewegungskanal ein wesentlicher Anteil der Fahrzeugbreite zugeordnet werden kann. Da das verschiebbare Gewicht gleichzeitig ein Behälter darstellt, der verschiedene Funktionselemente, wie zum Beispiel Energiewandler, Öltanks und/oder Hydraulikpumpe, enthalten kann, nimmt dieses idealerweise die mittlere Lage in Querrichtung ein. Somit wird nur ein solcher Behälter benötigt und somit nur ein zentral liegender Bewegungskanal. Seitlich weiter außen sind je Seite ein Gestänge zur Verschiebung des verschiebbaren Gewichts angeordnet, wobei bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel dafür mindesten zwei erforderlich sind. Somit sind die Arbeitsarme und die Schwenkarme seitlich ganz außen angeordnet. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Bewegungskanal für das verschiebbare Gewicht so angeordnet, dass seine untere Grenze oberhalb der Hauptfahrzeugachse liegt und seine obere Grenze unterhalb der für die seitliche Stabilität der Gestänge notwendigen Querstäben liegt. Darin liegt der Vorteil, dass die Gestänge sehr schmal ausgeführt werden können, da ihre seitliche Stabilität durch die Verwendung eines oder mehrere Querstäbe gewährleistet ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Bewegungskanäle für die Gestänge sehr schmal ausgeführt werden können und dass somit die Fahrzeugbreite vergleichbar schmal sein kann.
In einem typischen Ausführungsbeispiel liegen die Schwenkarme und die daran angeordneten Arbeitsarme jeweils in einer Ebene. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die durch die Last des Arbeitsgeräts wirkenden Kräfte, sowie die durch die Verstellelemente, beispielsweise von Hydraulikzylindern, keine übermäßig hohe Biegemomente erzeugen. Außerdem ergibt sich daraus der Vorteil, dass die für die freien Bewegungen notwendigen Bewegungskanäle schmal ausgeführt werden können. Dadurch können die erfindungsgemäßen Arbeitsmaschinen eine insgesamt schmale Bauweise aufweisen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind Schwenkarme und Arbeitsarme in seitlich, also in Richtung der Fahrzeugquerachse jeweils außen angeordnet, angrenzend zu den Bewegungskanälen der Gestänge. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Schwenkarme und Arbeitsarme die ungleichmäßig am Arbeitsgerät angreifenden Kräfte aufnehmen können.
In einem weiteren typischen Ausführungsbeispiel sind die Radelemente in derselben Ebene wie die Schwenkarme und die Arbeitsarme angeordnet. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine sehr schmal gebaut werden kann. Dadurch ist diese nicht nur in ihrer Fahrzeuglänge sehr kompakt, sondern auch in ihrer Breite. Bei einem Einsatz im Innern von Gebäuden haben solche Arbeitsmaschinen den Vorteil, dass sie beispielsweise Türöffnungen mit gebräuchlichen Öffnungsweiten durchfahren können.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst eine erfindungsgemäße Arbeitsmaschine nur einen Schwenkarm und einen daran angeordneten Arbeitsarm. Dabei nehmen diese eine mittige Position ein, womit auch ein Bewegungskanal für den Schwenkarm und den Arbeitsarm auf einer auf der Fahrzeugquerachse mittigen Position zugeordnet wird. Der Vorteil bei diesem Ausführungsbeispiel liegt darin, dass weniger Antriebselemente zum Bewegen des Schwenkarms und des Arbeitsarms notwendig sind im Vergleich zu Maschinen mit mehreren Schwenkarmen und Arbeitsarmen. Falls elektrische Stellelemente verwendet werden, kann die oft verwendete hydraulische Anlage bestehend aus Ölbehälter, Hydraulikpumpe, Filter, Ventile und Schläuche entfallen. Die elektrischen Stellelemente, wie sie im Stand der Technik oft für den Antrieb von Roboterarmen verwendet werden, können direkt über elektrische Kabel aus einem elektrischen Speicher mit Energie versorgt werden. Dadurch kann die Anzahl der benötigten Komponenten kleiner sein. Allerdings sind die elektrischen Stellelemente selbst aufwändiger und teurer als Hydraulikzylinder. Daher ist ein Aufbau der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine bei einer Verwendung von elektrischen Stellelementen vorteilhaft, wenn die Anzahl der benötigten Antriebe bzw. Stellelemente gering ist.
Auf beiden Seiten des Bewegungskanals für den Schwenkarm und den Arbeitsarm und an diesen angrenzend sind zwei Bewegungskanäle angeordnet, die die Bewegungen von mindestens zwei Gestängen zur Befestigung und zum Verschieben von verschiebbaren Gewichten ermöglichen. Seitlich angrenzend zu den Bewegungskanälen der Gestänge, also in Richtung der Fahrzeugquerachse jeweils ganz außen, sind je Seite mindestens ein Bewegungskanal angeordnet, der die Bewegungen von mindestens jeweils einem verschiebbaren Gewicht ermöglicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden also zwei verschiebbare Gewichte verwendet. Falls alle Antriebe der Arbeitsmaschine elektrische Antriebe sind, wird neben elektrischen Energiespeicher kein weiterer Bauraum benötigt, wie zum Beispiel für Öltanks, Pumpen und Ventile. Elektrische Energiespeicher können auf einfache Weise auf zwei voneinander entfernte Räume aufgeteilt werden, ohne dass dadurch wesentliche bauliche Aufwände entstehen. Die Aufwände beschränken sich weitgehend auf die Verwendung elektrischer Kabelverbindungen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die beiden verschiebbaren Gewichte an ihrem hinteren Ende fest miteinander verbunden. Dadurch können sie durch ein einziges Antriebselement bzw. ein einziges Stellelement bewegt werden. Dafür ist somit ein einziges Steuersignal ausreichend. Dadurch, dass die Verbindung der beiden verschiebbaren Gewichte am hinteren Ende des Fahrzeugs angeordnet werden, werden dadurch die Bewegungen der Elemente der anderen Bewegungskanäle wie dem Schwenkarm und dem Arbeitsarm sowie der Gestänge nicht störend beeinflusst.
Figurenliste
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

1 eine Arbeitsmaschine in Form eines Radladers mit Hubrahmen aus dem Stand der Technik;
2 eine schematische Darstellung einer Arbeitsmaschine mit verschiebbarem Gewicht, Schwenkarmen und Arbeitsarmen aus dem Stand der Technik;
3a bis 3c eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine;
4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine;
5 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine; und
6a bis 6d eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine.

Ausführungsbeispiel
In 1a ist ein Radlader 50.1 dargestellt, der einer Arbeitsmaschine/einem Fahrzeug aus dem Stand der Technik entspricht, der zwei Achsen aufweist, und ein Arbeitsgerät 52 in Form einer Schaufel. Weiterhin umfasst der Radlader 50.1 einen Hubrahmen 53, der an einem Ende mit dem Fahrzeugrahmen 55 durch die Gelenke 54 drehbar verbunden ist und an dessen gegenüberliegenden Ende das Arbeitsgerät 52 angeordnet ist. Am hinteren Ende ist ein Gegengewicht 51 fest angeordnet. Nachteilig an solchen Radlader ist, dass sie ein hohes Eigengewicht im Vergleich zu ihrer Nutzlast aufweisen. Außerdem benötigen sie viel Platz zum Wenden, vorgegeben durch ihre Länge und der Einschränkungen, die die Knicklenkungen mit sich bringen.
In 2 ist ein Radlader 50.2 dargestellt, der einer Arbeitsmaschine/einem Fahrzeug aus dem Stand der Technik entspricht. Der Radlader 50.2 umfasst nur eine Hauptfahrzeugachse 56, an der beidseitig Radelemente 57 angeordnet sind. Den Radelementen 57 sind jeweils separate Antriebseinheiten zugeordnet, durch die über eine Steuerung eine Selbstbalancierung des Radladers 50.2 um die Hauptfahrzeugachse 56 bewirkt wird. Über die separaten Antriebseinheiten wird der Radlader 50.2 zudem gelenkt, wobei er somit auf der Stelle drehen kann. Weiterhin umfasst der Radlader 50.2 als Arbeitsgerät 52 eine Schaufel, welche über die Schwenkarme 60 und Arbeitsarme 61 mit dem Fahrzeugrahmen 55 verbunden ist. Auf der dem Arbeitsgerät 52 abgewandten Fahrzeugseite weist die Arbeitsmaschine 50.2 ein verschiebbares Gewicht 59 auf, mit welchem der Fahrzeugschwerpunkt verschoben werden kann und welcher somit über der Hauptfahrzeugachse 56 eingependelt werden kann. Durch eine Verschiebung des verschiebbaren Gewichts 59 kann das Fahrzeug im Selbstbalancierungsmodus in seinen Bewegungsrichtungen gesteuert werden.
Am verschiebbaren Gewicht 59 ist ein selbst- gelenktes Hilfsrad 58 angeordnet. Dieses kann eine Last aufnehmen, solange sich das Fahrzeug außerhalb des Selbstbalancierungsmodus befindet. Die Last auf dem Hilfsrad 58 wird durch eine Verschiebung des verschiebbaren Gewichts 59 verändert, wobei diese idealerweise kleiner ist, als die Last auf der Hauptfahrzeugachse 56. So kann sichergestellt werden, dass die Radelemente 57 der Hauptfahrzeugachse 56 stets einen hohen Anpressdruck auf den Boden haben und somit genügend Traktion erzeugen können. Der Radlader 50.2 umfasst zwei Hebel 62.1 und 62.2, über die das verschiebbare Gewicht 59 mit dem Fahrzeugrahmen 55 verbunden ist und über die die Verstellung der Position des verschiebbaren Gewichts 59 erfolgt.
Zwei Schwenkarme 60 und zwei Arbeitsarme 61 sind jeweils auf beiden Fahrzeugseiten so angeordnet, dass das Arbeitsgerät 52 nach hinten gezogen werden kann, um somit die Stabilität des Fahrzeugs gegen ein Umkippen nach vorne zu gewährleisten. Allerdings wir dabei derselbe Bauraum beansprucht, den auch das verschiebbare Gewicht benötigt, um weit an die Hauptfahrzeugachse herangezogen zu werden.
In 3a ist eine bevorzugte erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.1 dargestellt, die die Nachteile der Arbeitsmaschinen aus dem Stand der Technik beseitigt oder zumindest minimiert. Die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.1 umfasst ein Arbeitsgerät 2, das über die Aufnahme 9 mit dem Fahrzeug verbunden ist. Über die Aufnahme 9 kann das Arbeitsgerät 2 für den Transport angehoben werden. Bei dem dargestellten Arbeitsgerät 2 handelt es sich um eine Schaufel 10, wie sie bei Radladern eingesetzt wird. Als Arbeitsgerät 2, das an der Aufnahme 9 angeordnet ist, sind aber sämtliche Arbeitsgeräte denkbar, die im Bauwesen und/oder in der Landwirtschaft genutzt werden und die ein Trägerfahrzeug benötigen. Außerdem umfasst die Arbeitsmaschine 1.1 mindestens eine Hauptfahrzeugachse 3 mit beidseitig angeordneten Radelementen 4 und/oder Raupenelementen.
Die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.1 kann als Roboter verwendet werden. Dabei arbeitet die Maschine fahrerlos, also ferngesteuert und/oder autonom. Roboter, wie sie zum Beispiel in der Landwirtschaft eingesetzt werden, sind oft leichter und kleiner als die Arbeitsmaschinen, wie sie heute meistens verwendet werden. Dadurch, dass mehrere solcher Roboter zur Verrichtung der Arbeiten einer einzigen Arbeitsmaschine eingesetzt werden, und dadurch, dass sie schneller und agiler sind, können sie kleiner und leichter sein und dennoch dieselbe Leistung erbringen. Vorteilhaft sind ihre niedrigeren Herstellkosten und niedrigeren Betriebskosten sowie die wendige und agile Fahrweise.
Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.1 ein verschiebbares Gewicht 5, das über ein Gestänge 11 mit dem Fahrzeugrahmen 12 verbunden ist. Dabei ist das Gestänge 11 so angeordnet, dass das verschiebbare Gewicht 5 in einem weiten Bereich verschoben werden kann, so dass dieses sehr nahe an die Hauptfahrzeugachse 3 herangeführt werden kann und dass das Fahrzeug somit sehr kompakt ist. Durch den weiten Verschiebebereich kann das verschiebbare Gewicht 5 vergleichsweise klein sein und dennoch über die Hebelwirkung das Gewicht eines schweren Arbeitsgeräts 2 ausgleichen, wenn dieses angehoben wird, ohne dass das Fahrzeug seine stabile Lage verliert. Das Gestänge 11 besteht aus den Stangen 18.1, 18.2, 18.3 und 18.4. Diese Stangen führen das verschiebbare Gewicht entlang der Fahrzeuglängsachse 14 auf einer im Wesentlichen geraden Linie. Beim Verschieben wird wenig Energie aufgewendet, da der Antrieb im Wesentlichen nur die Beschleunigungsenergie für das verschiebbare Gewicht aufbringen muss.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine 1.1 umfasst das verschiebbare Gewicht 5 Elemente, wie zum Beispiel Energiewandler, elektrische Batterien oder Hydraulikanlagen zur Versorgung der Hydraulikzylinder.
Weiterhin besitzt die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.1 Schwenkarme 6.1 und 6.2, die drehbar am Fahrzeugrahmen 12 angeordnet sind. An den Schwenkarmen 6.1 und 6.2 sind ebenfalls drehbar Arbeitsarme 7.1 und 7.2 angeordnet, welche eine Aufnahme 9 umfassen, an die ein Arbeitsgerät 2 angeordnet werden kann.
In 3b ist die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.1 in einer weiteren Ansicht dargestellt. Um das verschiebbare Gewicht 5 entlang der Fahrzeuglängsachse 14 weit an den Bereich der Hauptfahrzeugachse 3 heranziehen zu können, ohne dabei durch andere Elemente im Fahrzeug behindert zu werden, wird dem verschiebbaren Gewicht 5 ein erster Bewegungskanal 16.1 zugeordnet. In dem ersten Bewegungskanal 16.1 befinden sich keine anderen Elemente, unabhängig von deren Bewegungen beziehungsweise deren Positionen. Das verschiebbare Gewicht 5 und damit der diesem zugeordneten ersten Bewegungskanal 16.1 nehmen auf der Fahrzeugquerachse 15 eine mittige Position ein.
Da das verschiebbare Gewicht 5 in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in seinem Innern Funktionselemente wie Energiespeicher, Energiewandler, Hydraulikpumpen, Ventile und Hydraulikölspeicher beinhaltet, nimmt es eine vergleichsweise große Ausdehnung in Richtung der Fahrzeugquerachse 15 ein. Idealerweise wird nur ein einziges verschiebbares Gewicht 5 verwendet, es können durchaus aber auch mehrere kleinere verwendet werden, die dann nicht mehr mittig liegen müssen.
Auf beiden Seiten des verschiebbaren Gewichts 5 wird in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel je ein Gestänge 11.1 und 11.2 angeordnet, welche aus den vier Stangen 18.1, 18.2, 18.3 und 18.4 besteht. Den Gestängen 11.1 und 11.2 werden die beiden zweiten und dritten Bewegungskanäle 16.2 und 16.3 zugeordnet, um deren Bewegungen in Richtung der Hauptfahrzeugachse 3 zu gewährleisten. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die beiden Schwenkarme 6.1 und 6.2 sowie in derselben Ebenen liegend die beiden Arbeitsarme 7.1 und 7.2 in Richtung der Fahrzeugquerachse 15 weiter außenliegend am Fahrzeugrahmen 12 angebracht. Dabei bewegen sich die beiden Schwenkarme 6.1, 6.2 und die zugehörigen beiden Arbeitsarme 7.1, 7.2 auf derselben Ebene. Ihnen werden die beiden vierten und fünften Bewegungskanäle 16.4 und 16.5 zugeordnet. Die Breite dieser vierten und fünften Bewegungskanäle 16.4, 16.5 kann somit sehr klein gehalten werden.
In 3c ist die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.1 in einer weiteren Ansicht dargestellt. Der erste Bewegungskanal 16.1 ist nach unten durch die Hauptfahrzeugachse 3 begrenzt. Das verschiebbare Gewicht 5 befindet sich im eingezogenen Zustand also oberhalb der Hauptfahrzeugachse 3. Nach oben hin nimmt das verschiebbare Gewicht 5 so viel Platz ein, wie es durch die inneren Elemente vorgegeben wird. Darüber können die Gestänge 11.1 und 11.2 durch Querstäbe 17 miteinander verbunden werden, um dadurch eine große Stabilität zu erreichen. Somit können die Stangen 18.1, 18.2, 18.3 und 18.4 in Richtung der Fahrzeugquerachse 15 sehr klein und platzsparend dimensioniert werden. Dadurch nehmen somit die zweiten und dritten Bewegungskanäle 16.2 und 16.3 nur sehr wenig Bauraum in diese Richtung ein. Der Vorteil liegt darin, dass die Arbeitsmaschine 1.1 dadurch vergleichsweise schmal gebaut werden kann.
In 4 ist die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.1 in ihrem kurzen Zustand dargestellt. Dabei befindet sich das Arbeitsgerät 2 in einer Position, die weit an die Hauptfahrzeugachse 3 heranreicht. Gleichzeitig befindet sich das verschiebbare Gewicht 5 in einer Position, die weit an die Hauptfahrzeugachse 3 heranreicht, beziehungsweise zum Teil oberhalb von dieser liegt. Somit wird ein sehr kompaktes Fahrzeug zur Verfügung gestellt.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine 1.2 dargestellt. Dabei befinden sich die Radelemente 4.1 und 4.2 in Richtung der Fahrzeugquerachse 15 in demselben Bereich, wie die Schwenkarme 6.1, 6.2 und Arbeitsarme 7.1, 7.2. Der Vorteil liegt darin, dass somit die Fahrzeugbreite sehr klein gehalten werden kann. Bei Einsatzorten innerhalb von Gebäuden kann die Arbeitsmaschine 1.2 durch enge Flure fahren oder durch enge Türöffnungen.
In 6a ist eine weitere erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.3 dargestellt, die die Nachteile der Arbeitsmaschinen aus dem Stand der Technik beseitigt oder zumindest minimiert. Die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.3 umfasst ein Arbeitsgerät 2. Bei dem dargestellten Arbeitsgerät 2 handelt es sich um eine Staplergabel, wie sie bei Staplern aus dem Stand der Technik eingesetzt wird. Als Arbeitsgerät 2, das an der Aufnahme 9 angeordnet ist, sind aber sämtliche Arbeitsgeräte denkbar, die im Bauwesen und/oder in der Landwirtschaft genutzt werden und die ein Trägerfahrzeug benötigen. Das Arbeitsgerät 2 oder die Aufnahme 9 für ein Arbeitsgerät ist durch mindestens einen Schwenkarm 6 mit mindestens einem daran drehbar angeordnetem Arbeitsarm 7 an einem Fahrzeugrahmen 12 angeordnet. Bei der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine 1.3 nehmen der Schwenkarm 6 und der Arbeitsarm 7 eine mittige Position auf einer Fahrzeugquerachse 15 ein. Durch die Verwendung von nur einem Schwenkarm und nur einem Arbeitsarm können deren Bewegungen durch wenige Antriebe/Stellelemente erfolgen. Dadurch ergibt sich ein niedriges Fahrzeuggewicht sowie niedrige Herstellungskosten. Somit wird die Verwendung von elektrischen Stellelementen möglich, die im Einzelnen zwar teuer sind. Wobei sich deren höhere Kosten durch die niedrige Anzahl nicht ungünstig auf die Gesamtkosten der Arbeitsmaschine auswirken.
Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.3 zwei verschiebbare Gewichte 5.1, 5.2. Diese sind über zwei Gestänge 11.1, 11.2 mit dem Fahrzeugrahmen 12 verbunden. Dabei sind die Gestänge 11.1, 11.2 so angeordnet, dass die verschiebbaren Gewichte 5.1, 5.2 in einem weiten Bereich verschoben werden können. Somit können diese sehr nahe an die Hauptfahrzeugachse 3 herangeführt werden wodurch das Fahrzeug sehr kompakt ist. Durch den weiten Verschiebebereich können die verschiebbaren Gewichte 5.1, 5.2 vergleichsweise klein sein und dennoch über die Hebelwirkung das Gewicht eines schweren Arbeitsgeräts 2 ausgleichen, wenn dieses angehoben wird, ohne dass das Fahrzeug seine stabile Lage verliert.
In 6b ist die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.3 in einer weiteren Ansicht dargestellt. Um das Arbeitsgerät 2 entlang der Fahrzeuglängsachse 14 weit bis über die Hauptfahrzeugachse 3 heranziehen zu können, ohne dass dabei der Schwenkarm 6 und der Arbeitsarm 7 durch andere Elemente im Fahrzeug behindert werden, wird dem Schwenkarm 6 und dem Arbeitsarm 7 ein sechster Bewegungskanal 16.6 zugeordnet. In dem sechsten Bewegungskanal 16.6 befinden sich keine anderen Elemente, unabhängig von deren Bewegungen beziehungsweise deren Position.
Auf beiden Seiten des Schwenkarms 6 und des Arbeitsarms 7 werden in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel je ein Gestänge 11.1 und 11.2 angeordnet. Den beiden Gestängen 11.1 und 11.2 werden die beiden siebten und achten Bewegungskanäle 16.7 und 16.8 zugeordnet, um deren Beweglichkeit in Richtung der Hauptfahrzeugachse zu gewährleisten. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die verschiebbaren Gewichte 5.1 und 5.2 in Richtung der Fahrzeugquerachse 15 weiter außenliegend angeordnet. Dabei bewegen sich die verschiebbaren Gewichte 5.1 und 5.2 in den ihnen zugeordneten beiden neunten und zehnten Bewegungskanälen 16.9 und 16.10. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die verschiebbaren Gewichte 5.1, 5.2 weit an den Bereich der Hauptfahrzeugachse 3 herangezogen werden können. Da sich der sechste Bewegungskanal 16.6 für den ersten Schwenkarm 6 und den ersten Arbeitsarm 7, die beiden siebten und achten Bewegungskanäle 16.7 und 16.8 für die Gestänge 11.1 und 11.2 und die beiden neunten und zehnten Bewegungskanäle 16.9 und 16.10 für die verschiebbaren Gewichte 5.1 und 5.2 gegenseitig nicht behindern, können das Arbeitsgerät 2 und die verschiebbaren Gewichte 5.1 und 5.2 gleichzeitig in Richtung der Fahrzeugmitte gezogen werden, wodurch das Fahrzeug eine sehr kompakte Baulänge einnimmt. Durch die kurze Baulänge werden sehr agile und schnelle Bewegungen des Fahrzeugs erreicht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine 1.3 sind die beiden verschiebbaren Gewichte 5.1, 5.2 an ihrem hinteren Ende fest miteinander verbunden. Dadurch können sie durch ein einziges Antriebselement bzw. ein einziges Stellelement bewegt werden. Dadurch, dass die Verbindungselemente der beiden verschiebbaren Gewichte 5.1, 5.2 am hinteren Ende des Fahrzeugs angeordnet werden, beziehungsweise am hinteren Ende der Gewichte 5.1, 5.2, werden dadurch die Bewegungen des Schwenkarms 6 und des Arbeitsarms 7 sowie der Gestänge 11.1, 11.2 nicht störend beeinflusst.
In 6c ist die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.3 in einer gestreckten Position dargestellt.
In 6d ist die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1.3 in einer gestreckten Position in einer weiteren Ansicht dargestellt.
Obwohl nur einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und dargestellt wurden, ist es offensichtlich, dass der Fachmann zahlreiche Modifikationen oder andere Arbeitsgeräte hinzufügen kann, ohne Wesen und Umfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitsmaschine
2: Arbeitsgerät
3: Hauptfahrzeugachse
4: Radelement
5: Verschiebbares Gewicht
6: Schwenkarm
7: Arbeitsarm
8: Hilfsrad
9: Aufnahme
10: Schaufel
11: Gestänge
12: Fahrzeugrahmen
13: Fahrzeughochachse
14: Fahrzeuglängsachse
15: Fahrzeugquerachse
16: Bewegungskanal
17: Querstab
18: Stange
19: Staplergabel
50: Arbeitsmaschine
51: Gegengewicht
52: Arbeitsgerät
53: Hubrahmen
54: Gelenk
55: Fahrzeugrahmen
56: Hauptfahrzeugachse
57: Radelemente
58: Hilfsrad
59: Verschiebbares Gewicht
60: Schwenkarm
61: Arbeitsarm
62: Hebel

Claims

Arbeitsmaschine (1.1, 1.2,1.3) umfassend: - genau eine Hauptfahrzeugachse (3), - beidseitig an der Hauptfahrzeugachse (3) angeordnete Radelemente (4.1, 4.2), - ein Arbeitsgerät (2) oder eine Aufnahme (9) für ein Arbeitsgerät, wobei dieses durch einen Schwenkarm (6, 6.1, 6.2) mit einem drehbar angeordneten Arbeitsarm (7, 7.1, 7.2) an einem Fahrzeugrahmen (12) angeordnet ist, gekennzeichnet durch mindestens ein verschiebbares Gewicht (5, 5.1, 5.2), wobei dieses durch mindestens ein Gestänge (11, 11.1, 11.2) an einem Fahrzeugrahmen (12) angeordnet ist, wobei dem verschiebbaren Gewicht (5, 5.1, 5.2), dem/den Gestängen (11, 11.1, 11.2) und dem Schwenkarm (6, 6.1, 6.2) mit dem Arbeitsarm (7, 7.1, 7.2) jeweils ein ausschließlicher Bewegungskanal (16.1, 16.2, 16.3, 16.4, 16.5, 16.6, 16.7, 16.8, 16.9, 16.10) entlang der Fahrzeuglängsachse (14) zugeordnet ist.
Arbeitsmaschine (1.1, 1.2, 1.3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bewegungskanal (16.1) für das verschiebbare Gewicht (5) eine auf einer Fahrzeugquerachse (15) mittige Position einnimmt.
Arbeitsmaschine (1.1, 1.2, 1.3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der zweite und dritte Bewegungskanal (16.2, 16.3) für mindestens zwei der Gestänge (11.1, 11.2) seitlich in Richtung der Fahrzeugquerachse (15) angrenzend zu dem ersten Bewegungskanal (16.1) angeordnet sind.
Arbeitsmaschine (1.1, 1.2, 1.3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Schwenkarme (6.1, 6.2) und mindestens zwei Arbeitsarme (7.1, 7.2) so angeordnet sind, dass je einer der Schwenkarme (6.1, 6.2) und je einer der Arbeitsarme (7.1, 7.2) in derselben Ebene liegen und jeweils nur einen vierten und/oder fünften Bewegungskanal (16.4, 16.5) beanspruchen.
Arbeitsmaschine (1.1, 1.2, 1.3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der vierte und der fünfte Bewegungskanal (16.4, 16.5) für mindestens die zwei Schwenkarme (6.1, 6.2) und den beiden zugeordneten Arbeitsarmen (7.1, 7.2) seitlich in Richtung der Fahrzeugquerachse (15) angrenzend zu den zweiten und dritten Bewegungskanälen (16.2, 16.3) angeordnet sind.
Arbeitsmaschine (1.1, 1.2, 1.3) nach einem der vorigen Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Radelemente (4.1, 4.2) in Richtung der Fahrzeugquerachse (15) im selben Bereich wie der vierten und der fünften Bewegungskanäle (16.4, 16.5) für die beiden Schwenkarme (6.1, 6.2) und die beiden Arbeitsarme (7.1, 7.2) liegen.
Arbeitsmaschine (1.1, 1.2, 1.3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sechste Bewegungskanal (16.6) für den ersten Schwenkarm (6) und dem zugeordneten ersten Arbeitsarm (7) eine auf einer Fahrzeugquerachse (15) mittige Position einnimmt.
Arbeitsmaschine (1.1, 1.2, 1.3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die beiden siebten und achten Bewegungskanäle (16.7, 16.8) für mindestens zwei Gestänge (11.1, 11.2) seitlich in Richtung der Fahrzeugquerachse (15) angrenzend zu dem sechsten Bewegungskanal (16.6) des ersten Schwenkarms (6) und des ersten Arbeitsarms (7) angeordnet sind.
Arbeitsmaschine (1.1, 1.2, 1.3) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die beiden neunten und zehnten Bewegungskanäle (16.9, 16.10) für mindestens zwei verschiebbare Gewichte (5.1, 5.2) seitlich in Richtung der Fahrzeugquerachse (15) angrenzend zu den siebten und achten Bewegungskanälen (16.7, 16.8) der Gestänge (11.1, 11.2) angeordnet sind.
Arbeitsmaschine (1.1, 1.2, 1.3) nach einem der vorigen Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbaren Gewichte (5.1; 5.2) auf der hinteren Fahrzeugseite fest miteinander verbunden sind.