DE19624312C2 - Teleskopausleger für Fahrzeugkrane - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Teleskopausleger, der insbesondere auf Fahrzeugkranen montiert werden kann, mit einem dreh- und schwenkbar lagerbaren Basisteil, in dem mehrere zusammenschieb­ bare und ausfahrbare Teleskopteile gelagert sind, und mit Ver­ schiebeeinrichtungen für die Teleskopteile, wobei das Basisteil und die Teleskopteile ein oberes halbkastenförmiges Profilteil aufweisen.

Solche teleskopierbaren Ausleger führen im Belastungszustand an ihrem vorderen Ende eine Hebearbeit aus. Der Ausleger wird dabei einer Biegebelastung in den beiden Hauptachsen ausge­ setzt; an der Oberseite des Auslegers herrscht Zugspannung, während an der Unterseite des Auslegers Druckspannungen auf­ treten. Durch Seitenkräfte und außermittige Belastungen treten auch Horizontalbiegung und Torsion auf.

Die Konstrukteure solcher Ausleger sind grundsätzlich daran interessiert, den Querschnitt für die so belasteten Teleskop­ teile optimal auszugestalten.

Ein solcher Querschnitt kann dann am leichtesten gebaut werden, wenn überall die maximalen Spannungen gleich sind und nahe der zulässigen Spannung liegen. In dem Fall, daß gleich große Kräf­ te aus unterschiedlichen Richtungen auftreten, sind diese Vor­ aussetzungen beispielsweise bei dünnwandigen kreisrunden Rohren oder bei einem quadratischen Fachwerk erfüllt. Ist ein Quer­ schnitt beispielsweise in der vertikalen Richtung höher bela­ stet als in der Horizontalen, so wird ein optimaler runder Querschnitt zu einer Ellipse und ein optimaler eckiger Quer­ schnitt wird ein rechteckiges Fachwerk, wobei in beiden Fällen die Querschnitte höher als breit sind.

Bei Teleskopauslegern, die insbesondere bei Fahrzeugkranen zum Einsatz kommen, ist die Belastung bekannt. Es ist sinnvoll, das stabilitätsgefährdete untere Profilteil anders zu gestalten als das obere.

Ein Teleskopausleger, wie er einleitend beschrieben wurde, ist beispielsweise aus der EP 0 499 208 B1 bekannt. Der Querschnitt dieses Teleskopauslegers besteht aus einem oberen Profilteil, das eine halbkastenförmige Ausgestaltung hat und einem mit des­ sen freien Schenkeln verschweißten unteren Profilteil, das völ­ lig rund als Halbschale ausgebildet ist. Solche völlig runden unteren Profilteile haben zwar gute Lasteinleitungs- und Stabi­ litätseigenschaften, reichen jedoch bezüglich der Steifigkeit nicht an Rechteckfachwerke heran. Es wird dabei des öfteren notwendig, zusätzliche stabilitätsfördernde Elemente, wie ein­ geschweißte Beulsteifen einzubauen oder den Querschnitt etwas dicker zu gestalten, was sich negativ auf das Gesamtgewicht des Auslegers auswirkt.

Aus der EP 0 668 238 A1 ist ein Auslegerprofil für Krane und Kranfahrzeuge bekannt, bei dem die beiden oberen Schenkelab­ schnitte des unteren Profils, die mit den Schenkeln des oberen Profils verschweißt werden, als gerade Streifen ausgebildet sind. Der Rest des unteren Profilteils hat eine gekrümmte, Schalenform. Alternativ wird auch vorgeschlagen, an einer an­ deren Stelle des unteren Profilteils ein geradliniges Streifen­ stück einzusetzen. Diese geradlinigen Streifenstücke bilden an ihren Kanten Knickungen im Profilquerschnitt aus. Aufgrund dieser Knickungen nähern sich die Belastungseigenschaften eines solchen Profils wieder an diejenigen eines Rechteckfachwerkes an; die Steifigkeit kann erhöht werden. Nachteilig ist bei sol­ chen Profilausführungen jedoch, daß insbesondere durch die ein­ gesetzten geraden Streifen die Lasteinleitungs- und Stabili­ tätseigenschaften, die für gekrümmte Profile besonders vorteil­ haft sind, schlechter werden. Wiederum werden zusätzliche Ver­ steifungen oder dickere Materialstärken benötigt, was das Ge­ samtgewicht des Auslegers nachteiligerweise erhöht.

Das deutsche Gebrauchsmuster Nr. 94 02 692 beschreibt ein Auslegerprofil mit einem im wesentlichen halbkastenförmigen oberen Abschnitt und einem mit dem oberen Abschnitt verbundenen abgerundeten Abschnitt, bei dem der untere Abschnitt wenigstens einen ebenen Wandungsabschnitt aufweist. Mit dieser Formgestaltung soll versucht werden, sowohl eine ausreichende Beulsteifigkeit als auch eine genügende Lastbeständigkeit gegen Biegung herzustellen. Es wird also ein ebenes Plattensegment (Wandungsabschnitt) in den unteren Profilquerschnitt eingesetzt.

Der Nachteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß ebene Plattensegmente bzw. Wandabschnitte in solchen auf Biegung und Beulung beanspruchten Profilen gerade im Hinblick auf die Beulbelastung Schwachstellen sind. Ein weiterer Nachteil der ebenen Segmente im Krafteinleitungsbereich zwischen den Teleskopen besteht darin, dass die ebenen Streifen quergerichtete Kräfte erheblich schlechter aufnehmen können als gekrümmte Schalen. Sie müssen grundsätzlich verstärkt werden, beispielsweise durch Beulsteifen.

In der DE 43 44 795 A1 wird ein Auslegerquerschnitt beschrieben, dessen unterer Teil aus neun flachen Streifen besteht, die stumpfwinklig aneinander angeordnet sind. Diese Streifen bilden die Plattensegmente des unteren Profilteils. Sie sind sämtlich als flache Plattensegmente ausgebildet, die wiederum die Nachteile bezüglich der Beulsteifigkeit aufweisen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Teleskop­ ausleger zur Verfügung zu stellen, der die oben genannten Nach­ teile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll ein Teleskopausleger geschaffen werden, der die guten Lasteinlei­ tungs- und Stabilitätseigenschaften von gekrümmten Profilen mit der höheren Steifigkeit eines Rechteckfachwerks vereinigt und deshalb besonders leicht gebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ba­ sisteil und die Teleskopteile ein unteres Profilteil aufweisen, das aus mehreren aneinander angrenzenden Schalensegmenten be­ steht, welche jeweils eine nach außen gekrümmte Form aufweisen.

Durch diese Ausgestaltung des unteren Profilteils werden in vorteilhafter Weise die guten Lasteinleitungs- und Stabilitäts­ eigenschaften gekrümmter Schalen mit der hohen Steifigkeit von Fachwerken kombiniert. Durch die entstehenden Knickungen an den Schalensegmentkanten läßt sich das Beulverhalten verbessern. Die jeweils nach außen gekrümmte Form der einzelnen Schalenseg­ mente verbessert insbesondere die Lasteinleitungseigenschaften. Eine weitere vorteilhafte Auswirkung der gekrümmten Schalenseg­ mente liegt darin, daß durch diese Form mehr Material des Quer­ schnitts, insbesondere die Knickstellen, einen größeren Abstand zu dessen Schwerachse erhält, was wiederum die Steifigkeit und Stabilität des Profils erhöht.

Die Beulfestigkeit des erfindungsgemäßen Teleskopauslegers wird damit gegenüber den vorbekannten Profilquerschnitten erhöht.

Bevorzugt werden das obere Profilteil und das untere Profilteil eines Teleskopauslegers gemäß der vorliegenden Erfindung an ih­ ren aneinandergrenzenden Schenkeln miteinander verschweißt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teleskopauslegers sind die gekrümmten Schalensegmente kreisbo­ genförmig ausgebildet. Eine solche angenäherte Kreisbogenform hat gute Lasteinleitungseigenschaften. Um kreisbogenförmig ge­ krümmte Schalensegmente unterschiedlicher Formen, z. B. eine Schildform herstellen zu können, können die Kreisbogenschalen­ segmente untereinander verschiedene Radien aufweisen. Zur Her­ stellung symmetrischer Profile werden hierbei gegenüber der Längsmittelachse spiegelverkehrt angeordnete Kreisbögenschalen­ segmente jeweils denselben Radius haben.

Das untere Profilteil eines Teleskopauslegers nach der vorlie­ genden Erfindung besteht aus mindestens zwei gekrümmten Scha­ lensegmenten. Die Anzahl der zu verwendenden Schalensegmente hängt einerseits von der gewünschten Form des Auslegers und andererseits von den auftretenden Lastfällen ab. Es können vorzugsweise drei, vier oder mehr Schalensegmente verwendet werden; bei der Ausbildung einer Schildform sind beispielsweise vier gekrümmte Schalensegmente vorhanden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Teleskopteil eines erfin­ dungsgemäßen Teleskopauslegers;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Teleskopausleger mit einem Basisteil und fünf Teleskopteilen im zusammengeschobenen Zustand; und

Fig. 3 eine Zusammenschau verschiedener Teleskopteilquer­ schnitte mit einem erfindungsgemäßen Profil mit drei gekrümmten Schalensegmenten im unteren Profilteil.

Der in Fig. 1 gezeigte Querschnitt stellt ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Teleskopteil dar. Das Teleskopteil 1 besteht aus einem oberen halbkastenförmigen Profilteil 2 und einem an des­ sen gerade nach unten ragenden Schenkeln mit diesem verbundenen unteren Profilteil 3. Von Interesse ist in Fig. 1 insbesondere die erfindungsgemäße Ausgestaltung des unteren Profilteils 3. Dieses ist aus vier gekrümmten Schalensegmenten 4, 5, 6 und 7 symmetrisch zur eingezeichneten Längsachse aufgebaut. Die Pro­ filteile 4 und 7 bzw. 5 und 6 besitzen jeweils spiegelverkehrt dieselbe Form. Sie sind bei diesem Ausführungsbeispiel kreisbo­ genförmig gekrümmt, die Profilteile 4 und 7 jeweils mit dem eingezeichneten kleineren Radius R1 und die Profilteile 5 und 6 jeweils mit dem eingezeichneten größeren Radius R2. An den Verbindungskanten der Schalensegmente 4, 5, 6 und 7 schneiden sich die gedachten Tangenten an die aufeinander treffenden Kreisbögen jeweils in einem stumpfen Winkel. Es entstehen Knic­ kungskanten an den Segmentgrenzen.

Die vorgenannten Knickungskanten verleihen dem unteren Profil­ teil 3, das beim Einsatz des Krans auf Druck und Torsion be­ lastet wird, Stabilitätseigenschaften, wie sie bezüglich der Steifigkeit nur bei Fachwerkprofilen vorhanden sind.

Im unteren Profilteil 1 sind keine geradlinig verlaufenden Schalensegmente vorhanden. Die gekrümmten Segmente 4, 5, 6 und 7 bringen die Vorteile von bogenförmig verlaufenden Profil­ abschnitten solcher Ausleger mit ein. Diese betreffen, wie schon vorher erläutert, günstige Eigenschaften bei der Kraft­ einleitung, Beulsicherheit sowie eine Verschiebung der Quer­ schnittskonturen nach außen von der Schwerachse des Profils weg, was sich ebenfalls günstig auf die Stabilität auswirkt.

An den Verbindungskanten des oberen Profilteils 2 mit dem unte­ ren Profilteil 3 an den Außenkanten der Segmente 4 und 7 werden die beiden Profilteile miteinander verbunden. Dies geschieht insbesondere durch Verschweißen.

Ein gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 ausgestalteter Teles­ kopausleger kann wegen seiner günstigen Steifigkeits- und Sta­ bilitätseigenschaften und seiner gegenüber dem Stand der Tech­ nik geringeren Neigung, sich im Drucklastbereich auszubeulen, mit einer geringen Materialstärke hergestellt werden. Es kann weitgehend auf stabilitätsfördernde Maßnahmen, wie den Einsatz von angeschweißten Verstärkungsplatten und Beulsteifen, ver­ zichtet werden. Dies wirkt sich insbesondere dahingehend vor­ teilhaft aus, daß Ausleger mit geringem Gewicht hergestellt werden können.

Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Teleskopausleger im zusammengeschobenen Zustand mit einem Basisteil 8 und fünf Teleskopteilen 1, die ineinander geschachtelt sind. In der Ausgestaltung entsprechen sowohl Basisteil 8 als auch die fünf Teleskopteile 1 der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform.

Was in Fig. 2 insbesondere deutlich wird, ist die enge Anord­ nung der ineinander geschachtelten Teleskopteile, die bei sol­ chen Auslegern eine kompaktere Bauweise ermöglicht. Die Tele­ skopteile 1 und das Basisteil 8, welches dreh- und schwenkbar an einem Fahrzeug gelagert werden kann, sind insbesondere des­ halb mit so geringem Abstand voneinander verschachtelbar, weil aus den oben angegebenen Gründen auf Versteifungsmittel, wie angeschweißte Beulsteifen, verzichtet werden kann und dünne Wandstärken eingesetzt werden können. Somit entsteht ein stabi­ ler, leichter Teleskopausleger.

Die Fig. 3 zeigt schließlich eine Zusammenschau von Profilfor­ men zusammen mit einer Querschnittsdarstellung eines erfin­ dungsgemäßen Teleskopteils 9 mit den gekrümmten Schalensegmen­ ten 10, 11 und 12, welche den unteren Profilteil bilden.

Gestrichelt ist der Extremfall eines rein bogenförmigen unteren Profilteils als Halbellipse 14, dargestellt. Wie schon erwähnt, hat diese Ellipsenform zwar die besten Eigenschaften bezüglich der Krafteinleitung, weist jedoch Defizite bei der Steifigkeit, die Fachwerkformen innewohnt, auf. Das rechteckige Fachwerk ist in strichpunktierter, mit 13 bezeichneter Linie ebenfalls in Fig. 3 dargestellt. Wie ebenfalls schon erwähnt, besitzen sol­ che Ausgestaltungen zwar eine gute Steifigkeit, haben jedoch Nachteile bezüglich der Krafteinleitung.

Mit 15 ist in Fig. 3 eine Profilform bezeichnet, die an den unteren Außenkanten Abschrägungen aufweist. Diese Ausgestaltung stellt zwar schon einen Kompromiß zwischen der "Fachwerkausge­ staltung" und der Ellipsenausgestaltung dar, wegen der geradli­ nig verlaufenden Segmente bestehen jedoch auch hier noch Pro­ bleme mit der Krafteinleitung.

Das in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 9 angedeutete erfindungs­ gemäße Auslegerprofil vereinigt die positiven Krafteinleitungs­ eigenschaften der Bogenform mit der Steifigkeit von Fach­ werkausgestaltungen. Die hier dargestellten Ausführungsform besitzt drei gekrümmte kreisbogenförmige Schalensegmente 10, 11, 12, wobei alle drei Kreisbögen den eingezeichneten Radius R1 aufweisen. Gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 ent­ steht bei dieser Ausgestaltung eine am untersten Punkt des Profils im wesentlichen flach verlaufende Kontur. Es sind auch hier die vorher erwähnten Vorteile bezüglich der Krafteinlei­ tung, der Steifigkeit, insbesondere der Beulsteifigkeit, und der Stabilität, die erfindungsgemäße Ausleger gegenüber denje­ nigen nach dem Stand der Technik auszeichnen, vorhanden.

Claims (5)

1. Teleskopausleger, insbesondere für Fahrzeugkrane, mit

• a) einem dreh- und schwenkbar lagerbaren Basisteil (8),
• b) in dem mehrere zusammenschiebbare und ausfahrbare Teleskopteile (1) gelagert sind, und
• c) Verschiebeeinrichtungen für die Teleskopteile (1), wobei
• d) das Basisteil (8) und die Teleskopteile (1) ein oberes halbkastenförmiges Profilteil (2) und ein unteres Profilteil (3) aufweisen,

dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das untere Profilteil (3) aus mehreren aneinander angrenzenden Schalensegmenten (4, 5, 6, 7) besteht, welche jeweils eine nach außen gekrümmte Form aufweisen.

2. Teleskopausleger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Profilteil (2) und das untere Profilteil an ihren aneinandergrenzenden Schenkeln miteinander verschweißt sind.

3. Teleskopausleger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Schalensegmente (4, 5, 6, 7) kreisbogenförmig ausgebildet sind.

4. Teleskopausleger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der gekrümmten Schalensegmente (4, 5, 6, 7) eine Kreisbogenform mit unterschiedlichem Ra­ dius aufweisen.

5. Teleskopausleger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Profilteil (2) aus mindestens zwei und vorzugsweise drei, vier oder mehr Schalen­ segmenten aufgebaut ist.