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Die Erfindung betrifft einen elektrobetriebenen Dumper mit einer Energiespeichereinheit.
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Als sogenannte Dumper werden zum Beispiel kleinere knick-gelenkte Muldenkipper bezeichnet. Derartige Dumper mit besonderer Beweglichkeit nach dieser Bauart können einen Vorderwagen (Muldeneinheit) und einen Hinterwagen (Fahreinheit) aufweisen, sowie ein zwischen dem Vorderwagen und dem Hinterwagen angeordnetes Gelenk zum Koppeln des Hinterwagens mit dem Vorderwagen, derart, dass der Vorderwagen und der Hinterwagen um wenigstens eine Hochachse des Dumpers relativ zueinander bewegbar sind. Da somit der Vorderwagen und der Hinterwagen relativ zueinander eine Art „Knickbewegung“ machen können, wird in diesem Zusammenhang auch von knickgelenkten Dumpern gesprochen. Das Knicken zwischen Vorderwagen und Hinterwagen ermöglicht eine Lenkbewegung und damit Kurvenfahrten, da die an Vorder- und Hinterwagen angeordneten Räder bzw. Radachsen in einen Winkel zueinander gestellt werden können.
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Zur Verbesserung der Geländegängigkeit ist es darüber hinaus bekannt, das Gelenk derart auszubilden, dass es auch eine Relativbewegung zwischen Vorderwagen und Hinterwagen bzw. Fahreinheit und Muldeneinheit um die Längsachse des Dumpers zulässt. Diese Relativbewegung wird auch als „Pendeln“ bezeichnet. Ein derart kombiniertes Gelenk wird dementsprechend auch als „Knick-Pendel-Gelenk“ benannt.
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Ein Knick-Pendel-Gelenk ist zum Beispiel aus der
DE 101 30 530 C1 oder der
EP 2 218 835 A1 bekannt. Der Aufbau eines Knick-Pendel-Gelenks ist insbesondere in der
EP 2 218 835 A1 detailliert beschrieben, so dass sich an dieser Stelle eine Beschreibung im Einzelnen erübrigt.
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Bei Dumpern ist auf der Muldeneinheit eine relativ zu dem Fahrgestell der Muldeneinheit nach oben verschwenkbare Mulde vorgesehen, die z.B. zur Aufnahme von losen Schüttgütern, Erde, Geröll etc. dient.
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Dumper sind mobile Arbeitsmaschinen, die in der Regel aufgrund ihres ortsveränderlichen Charakters mit einem nachfüllbaren Kraftstoff betrieben werden. Dabei kommen heute hauptsächlich dieselgetriebene Fahrzeuge zum Einsatz.
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Die zumeist nur innerhalb einer begrenzten Fläche eingesetzten Dumper verbreiten während der häufig mehrfachen Arbeitsgänge ungehindert Emissionen und Rußpartikel.
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Vor diesem Hintergrund erscheint die Entwicklung einer voll-elektrischen kostengünstigen Maschine als erstrebenswert. Es ist deshalb eine Ausgestaltung der voll-elektrischen Maschine, zum Beispiel eines knick- und allradgelenkten Dumpers, zu wünschen, in der zudem ein Kippen oder Umstürzen der Maschine auf Grund einer zu großen Arbeitslast verhindert werden kann.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen voll-elektrischen Dumper bereitzustellen, der eine hohe Standfestigkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Dumper gemäß Anspruch 1 gelöst. Weiterentwicklungen der Erfindung, sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Dumper sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer Dumper weist eine Hinterachse, eine Vorderachse und eine Energiespeichereinheit auf. Des Weiteren weist er einen Fahrantrieb mit mindestens einem ersten Elektromotor, der mit der Energiespeichereinheit verbunden ist, zum Antreiben des Fahrantriebs, und einen Arbeitsantrieb mit mindestens einem zweiten Elektromotor, der mit der Energiespeichereinheit verbunden ist, zum Antreiben des Arbeitsantriebs auf. Dabei ist die Energiespeichereinheit in einem Bereich oberhalb und wenigstens teilweise hinter der Hinterachse angeordnet.
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Der Schwerpunkt der Energiespeichereinheit kann hinter der Hinterachse liegen.
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Die Energiespeichereinheit versorgt den ersten und den zweiten Elektromotor mit elektrischer Energie. Der erste Elektromotor dient zum Antrieb des Fahrantriebs des Dumpers. Eine Fortbewegung des Dumpers (z.B. Vorwärts- und Rückwärtsfahrt) wird somit mittels der elektrischen Energie aus der Energiespeichereinheit betrieben.
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Der zweite Elektromotor dient zum Antrieb des Arbeitsantriebs des Dumpers. Arbeitsvorgänge wie etwa das Heben und Senken eines Arbeitsgeräts (z.B. einer Mulde) am Vorderwagen des Dumpers, aber auch unterstützende Verfahren wie etwa eine Lenk- oder Bremsunterstützung, die vom Arbeitsantrieb geleistet werden, werden somit ebenfalls mittels der elektrischen Energie aus der Energiespeichereinheit betrieben.
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Damit wird der Dumper voll-elektrisch betrieben. Es werden keine Kraftstoffe im Dumper verbrannt und der Dumper emittiert keine Schadstoffe. Zudem muss der Arbeitsantrieb bei Nichtbenutzung nicht mit Energie versorgt werden. Auch dies unterscheidet den erfindungsgemäßen Dumper von konventionellen, dieselbetriebenen Dumpern, bei denen einem Arbeitsantrieb (z.B. einer Arbeitshydraulik) auch im Standbybetrieb eine Restleistung des Dieselmotors im Leerlauf zugeführt wird. Damit reduziert der erfindungsgemäße Dumper auch den Energieverbrauch.
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Insbesondere soll ein derartiger Dumper in der Baustellenarbeit nur von Fall zu Fall, also meist nur wenige Stunden eingesetzt werden und muss somit nicht in Vollzeit, den ganzen Tag über, laufen. Gemäß einer Ausführungsform kann deshalb ein Arbeitseinsatz von 2 bis 4 Stunden gewährleistet sein und die Ladezeiten überschreiten 8 Stunden nicht. Zudem wird die Lärmbelastung erheblich verringert.
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Die Energiespeichereinheit ist im hinteren Bereich des Dumpers angeordnet. Das bedeutet, dass die Energiespeichereinheit sich von der Hinterachse des Dumpers aus in Richtung des Hecks des Dumper nach hinten erstreckt. Dabei kann sich die gesamte Energiespeichereinheit oder auch nur ein Teil der Energiespeichereinheit hinter der Hinterachse befinden. Es ist aber vorteilhaft, wenn sich der größere Teil (d.h. insbesondere mehr als 50% des Raumvolumens) der Energiespeichereinheit hinter der Hinterachse in Richtung des Hecks nach hinten erstreckt, wohingegen sich der kleinere Teil (d.h. insbesondere weniger als 50% des Raumvolumens) vor der Hinterachse vom Heck weg nach vorne erstreckt.
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Die Energiespeichereinheit kann sich des Weiteren auch zwischen den Hinterrädern des Dumpers befinden. Sie kann dazu oberhalb der Hinterachse des Dumpers angeordnet sein, d.h. sie verdeckt von oben gesehen die Hinterachse, oder sie kann hinter der Hinterachse angeordnet sein, also von oben gesehen komplett hinter der Hinterachse liegen und diese nicht verdecken. Es ist aber auch möglich, dass die Energiespeichereinheit schräg oberhalb der Hinterachse angeordnet ist, d.h. dass eine vordere Kante der Energiespeichereinheit von oben betrachten hinter der Hinterachse liegt, während eine untere Kante der Energiespeichereinheit von der Seite aus (d.h. von der linken oder rechten Seite des Dumpers aus) betrachtet oberhalb der Hinterachse liegt.
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Diese Anordnung gewährleistet einen leichten Zugriff auf die Energiespeichereinheit, z.B. zum Auswechseln der Energiespeichereinheit. Die Energiespeichereinheit kann zum Beispiel einfach mittels einer Gabel (z.B. eines Gabelstaplers oder Traktors) oder auch von Hand von hinten in den Dumper eingeschoben werden oder wieder entfernt werden. Typischerweise ist ein Ein- und Ausbau mittels eines Schiebevorgangs leichter und kraftsparender zu bewerkstelligen, als ein Ein- und Ausbau mittels eines Hebe- oder Kippvorgangs oder ähnlichem. Ein Auswechseln der Energiespeichereinheit ist also leicht zu bewerkstelligen.
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Dadurch wird das Problem gelöst, dass ein Wechseln der Energiespeichereinheit, das aufgrund von Wartungs- oder Ladearbeiten nötig sein kann, mit einem erheblichen Arbeitsaufwand verbunden sein kann. Mit der oben beschriebenen Anordnung ist ein Wechselvorgang der Energiespeichereinheit des Dumpers hingegen leicht zu bewerkstelligen.
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Alternativ kann ein Zugang zur Energiespeichereinheit dadurch geschaffen sein, dass eine oberhalb der Energiespeichereinheit positionierte öffenbare und/oder lösbare Abdeckung vorgesehen ist. Bevorzugt kann es sich bei der Abdeckung z.B. um eine Sitzkonsole, auf welcher ein Fahrersitz angeordnet ist, und/oder um eine Haube handeln. Die Abdeckung kann vom Dumper entfernt oder in der Art gelöst werden, dass ein Zugang zur Energiespeichereinheit freigegeben ist. Insbesondere kann der dadurch geschaffene Zugang geeignet sein, um einen Wechsel der Energiespeichereinheit zu ermöglichen. Hierbei kann die Energiespeichereinheit nach oben aus seiner Position entnommen werden. Auf diese Weise ist ein Wechsel der Energiespeichereinheit ebenfalls einfach zu bewerkstelligen.
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Zudem wird durch die beschriebenen Anordnungen gewährleistet, dass sich die Energiespeichereinheit möglichst weit hinten am Dumper befindet. Dadurch kann das Gewicht der Energiespeichereinheit dem Gewicht einer Arbeitslast, die mit einem Arbeitsgerät, insbesondere der Mulde, an der Front- oder Vorderseite des Dumper aufgenommen wird, optimal entgegenwirken und so ein Kippen des Dumpers bestmöglich verhindern und die Standfestigkeit erhöhen.
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Dadurch wird das Problem konventioneller Dumper gelöst, dass die im Heckbereich des Dumpers angebrachten konventionellen Dieselmotoren relativ leicht sind und nur ein Gewicht von z.B. ca. 70 kg aufweisen. Deshalb ist es dort notwendig, im Heckbereich zusätzlich Gewichte am Dumper anzubringen, um ein Kippen des Dumpers zu verhindern, das durch das Aufnehmen einer zu großen Arbeitslast verursacht werden kann.
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Die Energiespeichereinheit kann außerdem einen Akkumulator oder eine Batterie aufweisen. Um die vorteilhafte Wirkung der Positionierung der Energiespeichereinheit zu unterstützen, ist es vorteilhaft, wenn die Energiespeichereinheit ein nicht zu kleines Gewicht aufweist. Um eine gewünschte Arbeitsdauer von 3 bis 6 Stunden und eine geringe Kostenintensivität des Dumpers zu gewährleisten, können zum Beispiel Blei-Akkumulatoren als Energiespeichereinheit eingesetzt werden. Diese weisen typischerweise bei den gegebenen Anforderungen an die Arbeitsdauer ein Gewicht von ca. 200 kg, mindestens aber 150 kg auf. Dies ist mehr als doppelt so viel wie das Gewicht von konventionellen Dieselmotoren im Heck von konventionellen Dumpern. Damit ist eine als Akkumulator oder Batterie ausgebildete Energiespeichereinheit geeignet, die Kippgefahr des Dumpers zusätzlich zu verringern. Selbstverständlich sind auch andere bekannte Technologien für die Verwirklichung der Energiespeichereinheit möglich.
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Um einen kompakten Aufbau des Dumpers zu ermöglichen, der die Positionierung der Energiespeichereinheit berücksichtigt, ist es vorteilhaft, den ersten Elektromotor vor der Hinterachse und unterhalb eines Fahrerstandes des Dumpers anzuordnen. Der erste Elektromotor kann also von oben betrachtet im Wesentlichen vor der Energiespeichereinheit angeordnet sein. Die Hinterachse des Dumpers liegt dann – von oben betrachtet – zwischen Energiespeichereinheit und erstem Elektromotor.
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Als Fahrerstand ist der Bereich zu verstehen, in dem sich der Fahrer während des Fahrens des Dumpers aufhält. Dort sind insbesondere ein Fahrersitz sowie die zum Bedienen des Dumpers erforderlichen Bedienelemente (Lenkrad, Gaspedal, Bremspedal, Joystick etc.) vorhanden.
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Es ist aber auch möglich, dass sich der erste Elektromotor und die Energiespeichereinheit von oben betrachtet überlappen. Dann ist der erste Elektromotor unterhalb der Energiespeichereinheit angeordnet, d.h. eine Unterkante der Energiespeichereinheit liegt von einer Seite des Dumpers aus betrachtet oberhalb einer Oberkante des ersten Elektromotors, und zumindest ein Teil des ersten Elektromotors erstreckt sich bis unter die Energiespeichereinheit, d.h. er ist von oben betrachtet von der Energiespeichereinheit verdeckt.
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Direkt anschließend an die Position des ersten Elektromotors kann ein Getriebe des Dumpers vorgesehen sein, wobei der erste Elektromotor direkt mit dem Getriebe verbunden sein kann. So kann der im Dumper vorhandene Platz optimal ausgenutzt und ein kompakter Aufbau ermöglicht werden.
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Das Getriebe kann insbesondere ein direkt mit der Hinterachse verbundenes Verteilergetriebe sein, dass die Antriebsleistung des ersten Elektromotors an die Hinterachse und – wie später noch erläutert – die Vorderachse verteilt. So ist es möglich, über das Getriebe sowohl die Vorderachse als auch die Hinterachse des Dumpers anzutreiben. Auch damit kann ein kompakter Aufbau des Dumpers ermöglicht werden.
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Zwischen der Vorderachse und der Hinterachse kann eine Verbindungswelle, z.B. eine Gelenkwelle, vorgesehen sein, zum Übertragen von Drehmoment von dem ersten Elektromotor zu der Vorderachse und zu der Hinterachse. Insbesondere kann die Vorderachse mittels einer Kardanwelle mit dem Verteilergetriebe verbunden sein.
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An dem ersten Elektromotor kann eine Feststellbremse, z.B. in Form einer Federspeicherbremse vorgesehen sein. Damit lässt sich der gesamte Antriebsstrang im Stillstand des Dumpers blockieren, um ein unerwünschtes Losrollen oder gar Losfahren zu verhindern.
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An der Verbindungswelle bzw. der Gelenkwelle kann eine Betriebsbremseinrichtung vorgesehen sein, die es dem Fahrer z.B. beim Betätigen eines Bremspedals ermöglicht, beim Verfahren des Dumpers die Fahrgeschwindigkeit zu reduzieren bzw. den Dumper zum Stillstand bringen. Die Betriebsbremseinrichtung kann z.B. an der Vorderachse angeordnet werden und dort wirken. Aufgrund der Verbindungswelle zwischen Vorderachse und Hinterachse kann sich die Bremskraft dann auch auf die Hinterachse auswirken.
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Als Alternative zur Nutzung eines ersten Elektromotors ist denkbar, jeweils einen Elektromotor je Achse vorzusehen, der die beiden jeweiligen Räder der Achse antreibt. Ferner kann als weitere Alternative jeweils ein Elektromotor je Rad vorgesehen sein. Dabei kann der Motor als Radnabenmotor, ggf. in Kombination mit einem Planetengetriebe ausgebildet sein.
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Auch durch die Positionierung des für den Arbeitsantrieb zuständigen zweiten Elektromotors lässt sich ein kompakter Aufbau erreichen. Der Arbeitsantrieb kann eine Arbeitshydraulik aufweisen, der durch den zweiten Elektromotor eine Flüssigkeit (z.B. Hydrauliköl) zugeführt wird. Dazu treibt der zweite Elektromotor eine Hydraulikpumpe an, die die Flüssigkeit in die Arbeitshydraulik pumpt.
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Der zweite Elektromotor kann, bezogen auf eine Längsachse des Dumpers, vor der Energiespeichereinheit und oberhalb der Hinterachse des Dumpers angeordnet sein. Die von dem zweiten Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpe kann mit einem Hydrauliktank verbunden sein, aus dem die Flüssigkeit mittel der Hydraulikpumpe in die Arbeitshydraulik gepumpt wird. Durch diese Anordnung wird ein kompakter Aufbau des Dumpers erreicht.
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Anstelle des zweiten Elektromotors kann auch vorgesehen sein, beispielsweise Elektromotoren in Form von elektrischen Linearantrieben zu nutzen, welche die Funktion der bisher notwendigen hydraulischen Kolben übernehmen. Damit könnte beispielsweise eine Knicklenkung mit elektrischem Linearantrieb oder ein Hubmechanismus der Mulde mit elektrischem Linearantrieb angetrieben werden. Der Dumper könnte dann vollständig ohne die bisher notwendige Arbeitshydraulik betrieben werden.
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Die Energiespeichereinheit liefert typischerweise Gleichstrom, während der erste und der zweite Elektromotor zum Betrieb Wechselstrom benötigen. Es ist deshalb vorteilhaft, Leistungsmodule zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom in der elektrischen Verbindung zwischen der Energiespeichereinheit und den Elektromotoren vorzusehen. Um einen entkoppelten Betrieb von erstem und zweitem Elektromotor zu gewährleisten, kann je ein Leistungsmodul pro Elektromotor vorgesehen sein. Diese können oberhalb der Energiespeichereinheit angeordnet und auf Trägern positioniert sein. Dadurch wird ein kompakter Aufbau des Dumpers ermöglicht, ohne dass die leicht zu bewerkstelligende Auswechselbarkeit der Energiespeichereinheit beeinträchtigt wird.
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Insbesondere können ein erstes Leistungsmodul, das die Energiespeichereinheit mit dem ersten Elektromotor verbindet, und ein zweites Leistungsmodul, das die Energiespeichereinheit mit dem zweiten Elektromotor verbindet, vorgesehen sein. Alternativ können das erste Leistungsmodul und das zweite Leistungsmodul vor der Energiespeichereinheit und unterhalb von dem Fahrerstand angeordnet sein. Unabhängig von der Montageposition sind das erste Leistungsmodul und das zweite Leistungsmodul dazu ausgelegt, elektrischen Gleichstrom, der ihnen von der Energiespeichereinheit zuführbar ist, in Wechselstrom zum Antreiben des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors umzuwandeln.
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Um eine Bedienbarkeit des Fahrantriebs und des Arbeitsantriebs des Dumpers zu ermöglichen, kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, die Steuerbefehle eines Bedieners oder Fahrers des Dumpers an die Elektromotoren weitergibt und diese auf diese Weise steuert. Die Steuereinheit kann, bezogen auf eine Längsachse des Dumpers, seitlich neben der Energiespeichereinheit und oberhalb eines Hinterrads des Dumpers angeordnet sein.
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Um die Steuereinheit mit Strom zu versorgen, kann eine Zentraleinheit vorgesehen sein. Diese kann, bezogen auf eine Längsachse des Dumpers, seitlich neben der Energiespeichereinheit und in Richtung des Hecks hinter der Hinterachse des Dumpers angeordnet sein. Betrachtet man den Dumper von hinten, kann sich die Zentraleinheit also links oder rechts neben der Energiespeichereinheit befinden. Somit ist auch hier ein kompakter Aufbau des Dumpers gewährleistet.
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Der erste Elektromotor kann durch die Steuerung derart ansteuerbar sein, dass er in einem Schiebebetrieb (z.B. Bremsbetrieb oder bei einer Bergabfahrt) des Dumpers generatorisch betreibbar ist. Die durch den generatorischen Betrieb des ersten Elektromotors gewonnene Energie kann dann in der Energiespeichereinheit gespeichert werden. Dazu ist es möglich, dass die Steuerung die notwendigen Betriebsdaten erkennt, wie z.B. die Gaspedalstellung, Fahrgeschwindigkeit etc. Wenn die Steuerung feststellt, dass der Dumper im Schiebebetrieb bzw. Bremsbetrieb arbeitet, also seine Fahrgeschwindigkeit reduzieren und jedenfalls nicht vergrößern sollte, kann die Steuerung den ersten Elektromotor im generatorischen Betrieb ansteuern. Die dabei gewinnbare elektrische Energie wird in der Energiespeichereinheit gespeichert und steht für den nachfolgenden Fahrbetrieb zur Verfügung.
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Der Dumper kann eine Fahreinheit, die den ersten Elektromotor, den zweiten Elektromotor und den Energiespeichereinheit trägt, sowie eine Muldeneinheit aufweisen, die eine Mulde zum Aufnehmen einer Last trägt. Darüber hinaus tragen die Fahreinheit und die Muldeneinheit jeweils eine Radachse. Zwischen der Fahreinheit und der Muldeneinheit kann ein Gelenk angeordnet sein, zum Koppeln der Fahreinheit mit der Muldeneinheit, derart, dass die Fahreinheit und die Muldeneinheit um wenigstens eine Hochachse des Dumpers relativ zueinander bewegbar sind.
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Bei diesem Aufbau ist es darüber hinaus möglich, dass alle elektrischen Komponenten des Antriebs auf der Fahreinheit angeordnet sind.
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Die Mulde ist relativ zu der sie tragenden Muldeneinheit verschwenkbar, das heißt insbesondere anhebbar, um das in der Mulde befindliche Gut ausschütten zu können. Ferner kann die Mulde derart verschwenkbar angeordnet sein, dass eine Verdrehung relativ zur sie tragenden Muldeneinheit ermöglicht ist, um das in der Mulde befindliche Gut wahlweise seitlich oder in Richtung des Dumpers vor der Muldeneinheit auszuschütten. Als weitere mögliche Variante kann es sich um eine sogenannte Hochkippmulde handeln, welche z.B. mittels einer Scherenmechanik nach oben ausfahrbar ist, um die Mulde beispielsweise über eine Seitenwand eines LKW entleeren zu können.
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Das zwischen der Fahreinheit und der Muldeneinheit angeordnete Gelenk ist geeignet, eine Relativbewegung um die Hochachse zu ermöglichen (Knicken), um eine Lenkbewegung zu erzeugen. Die Schwenkstellung zwischen Fahreinheit und Muldeneinheit kann dabei durch eine zwischen der Fahreinheit und der Muldeneinheit wirkende Lenkvorrichtung aufgezwungen werden. Mithilfe der Lenkvorrichtung kann eine Kurvenfahrt des Dumpers realisiert werden.
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Darüber hinaus kann das Gelenk auch ausgebildet sein, um eine Relativbeweglichkeit um die Längsachse zuzulassen, die auch als „Pendeln“ bezeichnet wird. Die Relativbewegung sowohl um die Längsachse als auch um die Hochachse ist dementsprechend jeweils eine Art Schwenkbewegung.
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Insbesondere kann es sich bei dem Gelenk um ein sogenanntes Knick-Pendel-Gelenk handeln, wie es zum Beispiel aus der
DE 101 30 530 C1 oder der
EP 2 218 835 A1 bekannt ist.
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Z.B. kann das Knick-Pendel-Gelenk ein die Muldeneinheit mit der Fahreinheit verbindendes unteres Kugelgelenk und ein oberhalb von dem unteren Kugelgelenk angeordnetes, die Muldeneinheit mit der Fahreinheit verbindendes oberes Kugelgelenk aufweisen. Eine erste Komponente des oberen Kugelgelenks kann mit der Muldeneinheit ortsfest verbunden sein, während eine zweite Komponente des oberen Kugelgelenks über ein relativ zu der Fahreinheit bewegliches Gestänge mit der Fahreinheit verbunden sein kann. Das Gestänge kann relativ zu der Fahreinheit verschwenkbar sein.
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Insbesondere wird es durch die oben beschriebene Anordnung der Bestandteile des Dumpers möglich, einem Benutzer des Dumpers ein ähnliches Erscheinungsbild und ein ähnliches Bedienverhalten wie in einem konventionellen Dumper zur Verfügung zu stellen. Damit entfallen zusätzliche Einlernzeiten des Benutzers.
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Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht des Aufbaus eines Dumpers mit Energiespeichereinheit; und
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2 eine schematische Heckansicht des Dumpers von 1.
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1 bis 2 zeigen den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Dumpers 100 mit einer Energiespeichereinheit 105 in einer schematischen Seitenansicht und einer schematischen Heckansicht. Für die gleichen Bauteile werden in den Figuren die gleichen Bezugszeichen benutzt.
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Der Dumper weist eine Fahreinheit
1 und eine Muldeneinheit
2 auf, die jeweils eine starre Radachse (Bezugszeichen
110 und
140) mit Rädern tragen. Zwischen der Fahreinheit
1 und der Muldeneinheit
2 ist ein sogenanntes Knick-Pendel-Gelenk
3 angeordnet. Ein derartiges Knick-Pendel-Gelenk
3 dient zum Koppeln der Fahreinheit
1 mit der Muldeneinheit
2 derart, dass die Fahreinheit
1 und die Muldeneinheit
2 sowohl um eine Hochachse Z als auch um eine Längsachse X relativ zueinander bewegbar bzw. verschwenkbar sind. Beispiele für Knick-Pendel-Gelenke sind aus der
DE 101 30 530 C1 oder der
EP 2 218 835 A1 bekannt.
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Die Verschwenkung um die Hochachse Z ermöglicht eine Lenkbewegung dadurch, dass die beiden Radachsen 110, 140 zueinander in einen Winkel gestellt werden können (sogenannte Knick-Bewegung).
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Die Beweglichkeit um die Längsachse X wird auch als „Pendeln“ bezeichnet und erhöht die Geländegängigkeit des Dumpers erheblich.
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Die Verschwenkbewegung um die Hochachse Z wird durch eine Lenkvorrichtung bewirkt, die eine nicht dargestellte hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit umfasst. Mithilfe der Kolben-Zylinder-Einheit kann die Winkelstellung zwischen der Fahreinheit 1 und der Muldeneinheit 2 eingestellt werden.
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Die Muldeneinheit 2 trägt eine Mulde 115 an ihrer Oberseite. Die Mulde 115 ist durch einen nicht dargestellten hydraulischen Hebemechanismus um eine Schwenkachse verschwenkbar bzw. anhebbar. Dadurch kann die zum Beispiel loses Schüttgut tragende Mulde 115 über eine Ladekante einfach entleert werden. Zudem ist es je nach Ausführungsform möglich, die Mulde 115 durch eine Dreheinheit um eine Hochachse zu verdrehen.
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Wie in 1 gezeigt, weist der Dumper 100 in seinem hinteren Bereich die Energiespeichereinheit 105 auf. Die Energiespeichereinheit 105 ist in einem Bereich oberhalb und zum größten Teil hinter einer Hinterachse 110 des Dumpers 100 angeordnet und erstreckt sich von der Hinterachse 110 aus in Richtung des Hecks des Dumpers 100 nach hinten.
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Durch diese Anordnung wird gewährleistet, dass die Energiespeichereinheit 105 ein geeignetes Gegengewicht zu einer mit der Mulde 115 bewegten Arbeitslast darstellt.
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Die Energiespeichereinheit 105 kann ein Akkumulator oder eine Batterie sein. Die Energiespeichereinheit 105 kann z.B. ein Blei-Akkumulator sein und ein Gewicht von mindestens 150 kg aufweisen. Das Gewicht kann aber auch deutlich höher sein und z.B. bis zu 800 kg betragen. Dadurch wird der Effekt verstärkt, dass die Energiespeichereinheit 105 ein geeignetes Gegengewicht zu einer mit der Mulde 115 bewegten Arbeitslast darstellt. Zudem sind Blei-Akkumulatoren im Vergleich zu andern Arten von Akkumulatoren kostengünstig und reduzieren somit die Gesamtkosten für den Dumper.
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Zum Aufladen kann der Blei-Akkumulator aus dem Dumper 100 wie oben beschrieben entnommen werden und an eine Ladestation angeschlossen werden. Der Blei-Akkumulator kann aber auch nach der Herstellung einer Stromverbindung, von einer Stromquelle zu dem Blei-Akkumulator direkt im Dumper 100 aufgeladen werden. Dies kann zum Beispiel durch das Verbinden des Blei-Akkumulators mit einer geeigneten Stromquelle mittels eines Stromkabels erfolgen. Der Blei-Akkumulator kann dabei z.B. eine Betriebsspannung von 48 V und einen Energieinhalt von z.B. 240 Ah oder mehr aufweisen.
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Die Energiespeichereinheit 105 ist elektrisch mit einem ersten Elektromotor 120 und einem zweiten Elektromotor 125 verbunden. Dabei kann es sich zum Beispiel um Dreiphasen-Drehstrom-Asynchron-Motoren handeln.
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Der erste Elektromotor 120 dient zum Antreiben eines Fahrantriebs, d.h. zur Fortbewegung des Dumpers 100. Er kann vor der Hinterachse 110 und unterhalb eines Fahrerstandes 130 des Dumpers 100 angebracht sein. In der in den Figuren dargestellten Ausführungsform liegt eine Oberkante des ersten Elektromotors 120 oberhalb einer Unterkante der Energiespeichereinheit 105. Der erste Elektromotor 120 kann aber auch auf gleicher Höhe wie die Energiespeichereinheit 105 angeordnet sein.
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Der erste Elektromotor 120 kann direkt mit einem Getriebe 135 verbunden sein und über das Getriebe 135 die Hinterachse 110 und – soweit als Allradantrieb realisiert – eine Vorderachse 140 antreiben.
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Wie in 2 dargestellt, kann der zweite Elektromotor 125, bezogen auf eine Längsachse des Dumpers 100, vor der Energiespeichereinheit 105 und oberhalb der Hinterachse 110 angeordnet sein. Der zweite Elektromotor 125 dient zum Antrieb eines Arbeitsantriebs, mit dem zum Beispiel die Mulde 115 bewegt (anheben, absenken, drehen) oder die Lenkung des Dumpers 100 unterstützt werden kann. Bei dem Arbeitsantrieb kann es sich um eine Arbeitshydraulik handeln. Der zweite Elektromotor 125 ist dann mit einer nicht dargestellten Hydraulikpumpe verbunden, die Flüssigkeit, wie z.B. ein Hydrauliköl, von einem nicht dargestellten Hydrauliktank in die Arbeitshydraulikeinrichtung pumpt.
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Durch die Verwendung des ersten Elektromotors 120 zum Antreiben des Fahrantriebs und des zweiten Elektromotors 125 zum Antreiben des Arbeitsantriebs ist es also möglich, den Dumper als voll-elektrische Maschine auszugestalten.
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Zur Umwandlung des von der Energiespeichereinheit 105 bereitgestellten Gleichstroms in den von dem ersten Elektromotor 120 und dem zweiten Elektromotor 125 benötigten Wechselstrom (z.B. ein Dreiphasen Drehstrom) können ein erstes Leistungsmodul 150 und ein zweites Leistungsmodul 155 in die elektrische Verbindung zwischen der Energiespeichereinheit 105 und den Elektromotoren 120, 125 eingebracht werden.
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Zur Steuerung des Dumpers 100 mittels verschiedener Bedienelemente 165 (wie z.B. Lenkung, Fahrgeschwindigkeitsgeber (Gaspedal) oder Bedien-Joystick zum Ansteuern der Bewegungen der Mulde (Heben, Senken, Drehen)) kann eine Steuereinheit 170 vorgesehen sein. Die Steuereinheit 170 ist, wie in den Figuren gezeigt, bezogen auf eine Längsachse des Dumpers, seitlich neben der Energiespeichereinheit 105 und oberhalb eines Hinterrads des Dumpers 100 angeordnet.
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Die Steuereinheit 170 empfängt Signale von den Bedienelementen 165, verarbeitet diese und gibt aufgrund der empfangenen Signale erzeugte Befehle an die Elektromotoren 120, 125 weiter. So wird eine effektive Steuerung des Dumpers 100 allein aufgrund elektrischer Signale ermöglicht.
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Zur Versorgung der Steuereinheit 170 mit Strom kann eine Zentraleinheit 175 vorgesehen sein. Diese ist, bezogen auf eine Längsachse des Dumpers 100, seitlich neben – in 2 rechts neben – der Energiespeichereinheit 105 und in Richtung des Hecks hinter der Hinterachse 110 angeordnet.
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Die oben beschriebene Anordnung der Bestandteile des Dumpers 100 ermöglicht einen kompakten Aufbau des Dumpers 100.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10130530 C1 [0004, 0047, 0054]
- EP 2218835 A1 [0004, 0004, 0047, 0054]
