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Die Erfindung betrifft ein Arbeitsfahrzeug mit einem einen Hauptantrieb aufweisenden Fahrwerk. An dem Fahrwerk ist ein Tisch angebunden.
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Zur Unterstützung beim Verrichten von Tätigkeiten werden üblicherweise Werkzeuge oder dergleichen verwendet. Falls diese ein vergleichsweise großes Gewicht aufweisen, oder sonstige vergleichsweise schwere Gegenstände beim Verrichten von Tätigkeiten bewegt werden sollen, werden üblicherweise Arbeitsfahrzeuge verwendet. Diese weisen ein Fahrwerk auf, an denen ein Tisch angebunden ist. An dem Tisch wiederum ist das Werkzeug oder zumindest der zu transportieren der Gegenstand gelagert.
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Um das Verbringen des Arbeitsfahrzeugs zu erleichtern umfasst das Fahrwerk einen Hauptantrieb, sodass der Tisch mittels Aktivierung des Hauptantriebs selbstständig verbracht wird. Als Hauptantrieb wird meist ein Dieselmotor herangezogen. Meist wird mittelbar zusätzlich mittels des Hauptantriebs auch das Werkzeug oder dergleichen angetrieben. So sind beispielsweise sogenannte Kettendumper bekannt, die als Werkzeug oder als zu transportieren Gegenstand, eine Wanne aufweisen, die beweglich an dem Tisch gelagert ist. Mittels der Wanne ist es möglich, Schutt oder sonstigen lose Gegenstände zu transportieren. Mittels Verschwenken der Wanne werden die Gegenstände aus der Wanne heraus befördert. Da diese meist ein vergleichsweise großes Gewicht aufweist, umfasste das Arbeitsgerät einen Nebenantrieb, mittels dessen das Verschwenken der Wanne bezüglich des Tisches erfolgt. Der Nebenantrieb kann als hydraulischer Stößel ausgebildet sein, wobei das Hydrauliksystem mittels des Hauptantriebs mit Druck befüllt ist.
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Sofern weder der Tisch bewegt oder die Wanne verkippt werden soll, dies jedoch in vergleichsweise kurzer Zeit jeweils möglich sein soll, ist es erforderlich, den als Hauptantrieb wirkenden Dieselmotor mit einer Leerlaufdrehzahl zu betreiben. Die dabei bereitgestellte potentielle Energie wird jedoch nicht genutzt, sodass ein Wirkungsgrad verringert ist.
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In einer Alternative umfassen der Hauptantrieb und der Nebenantrieb jeweils einen Elektromotor. Dieser wird mittels eines Stromspeichers betrieben, der fest in den Tisch integriert ist. Falls nun der Stromspeicher vollständig geleert ist, ist es nicht möglich, das Arbeitsfahrzeug weiter zu bewegen und somit auch nicht zu einer möglichen Nachladestation zu bringen. Infolgedessen ist es erforderlich, das Arbeitsfahrzeug zu der Ladestation zu schleppen, was einen Aufwand erhöht. Auch ist eine Nutzung des Arbeitsgeräts während des Ladevorgangs nicht möglich, sodass eine Einsatzdauer und eine Flexibilität verringert und somit Betriebskosten erhöht sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Arbeitsfahrzeug anzugeben, wobei insbesondere ein Wirkungsgrad erhöht ist, und wobei zweckmäßigerweise eine Flexibilität und/oder Einsatzdauer erhöht ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das Arbeitsfahrzeug dient der Verrichtung eine Tätigkeit, insbesondere einer Bautätigkeit, einer Instandhaltungstätigkeit und/oder der Unterstützung einer Person. Das Arbeitsfahrzeug weist ein Fahrwerk auf, an dem ein Tisch angebunden ist. Somit ist es möglich, den Tisch mittels des Fahrwerks zu bewegen. Das Fahrwerk weist einen Hauptantrieb auf. Somit ist das Arbeitsfahrzeug selbst angetrieben und vollständig selbstständig bewegbar. Der Hauptantrieb dient somit dem Vortrieb des Arbeitsfahrzeugs. Der Hauptantrieb weist einen Elektromotor auf. Mittels Aktivierung des Elektromotors wird somit das Arbeitsfahrzeug bewegt, das folglich elektrisch ausgestaltet ist. Der Elektromotor wiederum ist mittels eines Gleichstromzwischenkreises betrieben. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Elektromotor um einen Gleichstrommotor, oder zumindest ist es möglich, den Hauptantrieb an den Gleichstromzwischenkreis anzuschließen. Mittels des Gleichstromzwischenkreises wird bei Betrieb insbesondere eine elektrische Gleichspannung geführt, die vorzugsweise zwischen 100 V und 500 V und beispielsweise zwischen 200 V und 400 V ist. Insbesondere beträgt der Gleichspannung 300 V, wobei jeweils eine Abweichung von beispielsweise 10 %, 5 % oder 0 % vorhanden ist.
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Ferner weist das Arbeitsfahrzeug einen Nebenantrieb auf, mittels dessen bei Betrieb eine oder mehrere bestimmte Tätigkeiten durchgeführt werden. insbesondere wird mittels des Nebenantriebs eine bestimmte Arbeit verrichtet, wenn dieser aktiviert ist. Die Tätigkeit ist hierbei insbesondere die Tätigkeit, die mittels des Arbeitsfahrzeugs bereitgestellt werden soll. Der Nebenantrieb dient zumindest nicht dem Vortrieb des Arbeitsfahrzeugs. Der Nebenantrieb weist ebenfalls einen Elektromotor auf, der mittels des Gleichstromzwischenkreises betrieben ist. Mit anderen Worten ist der Elektromotor direkt oder zumindest indirekt elektrisch mit dem Gleichstromzwischenkreis verbunden. Mittels Entnahme von elektrischer Energie aus dem Gleichstromzwischenkreis wird somit der Elektromotor des Nebenantriebs, zweckmäßigerweise der vollständige Nebenantrieb, betrieben und somit die gewünschte Tätigkeit mittels des Arbeitsfahrzeugs durchgeführt.
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Der Gleichstromzwischenkreis ist mittels einer Gleichstromquelle gespeist, mittels derer somit die in dem Gleichstromzwischenkreis vorhandene elektrische Spannung bereitgestellt ist. Die Gleichstromquelle weist eine Aufnahme auf, die an den Tisch angebunden ist. Insbesondere ist die Aufnahme an dem Tisch befestigt. Somit ist eine Robustheit erhöht. In der Aufnahme ist lösbar ein Gleichstromspeicher gesteckt. Der Gleichstromspeicher weist beispielsweise einen oder mehrere elektrische Kondensatoren auf. Besonders bevorzugt jedoch weist der Gleichstromspeicher ein oder mehrere Batteriemodule auf, die jeweils mehrere Batteriezellen umfassen. Zumindest eine, vorzugsweise sämtliche, der Batteriezellen ist hierbei eine Lithium-Ionen-Zelle. Die Batteriemodule sind beispielsweise zueinander elektrisch parallel und/oder in Reihe geschaltet.
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Zum Beispiel ist mittels der elektrischen Spannung des Gleichstromspeichers die in dem Gleichstromzwischenkreis anliegende elektrische Spannung bereitgestellt. Somit ist eine Transformation nicht erforderlich. Alternativ hierzu weist die Aufnahme zusätzlich einen Transformator auf, insbesondere einen Gleichspannungswandler, sodass mittels des Gleichstromspeichers eine elektrische Spannung bereitgestellt wird, die von der elektrischen Spannung abweicht, die in dem Gleichstromzwischenkreis anliegt. Die Aufnahme oder ein weiterer Bestandteil der Gleichstromquelle weist zweckmäßigerweise den Gleichspannungswandler auf. Besonders bevorzugt ist die mittels des Gleichstromspeichers bereitgestellt elektrische Spannung vergleichsweise gering und beispielsweise zwischen 12 V und 60 V und insbesondere zwischen 24 V und 50 V. Zweckmäßigerweise ist die elektrische Spannung gleich 48 V. Somit ist ein Verletzungsrisiko verringert.
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Da sowohl der Hauptantrieb als auch der Nebenantrieb jeweils elektrisch ausgestaltet sind, sind Verluste vergleichsweise gering, weswegen ein Wirkungsgrad des Arbeitsfahrzeugs erhöht ist. Ferner ist eine Geräuschentwicklung bei den Elektromotoren vergleichsweise gering, weswegen auch Betriebsgeräusche verringert sind. Bei Betrieb werden zudem keine Abgase ausgebildet, sodass es auch möglich ist, das Arbeitsgerät in geschlossenen Räumen einzusetzen. Somit ist eine Flexibilität erhöht. Da der Gleichstromspeicher lösbar in die Aufnahme gesteckt ist, ist es möglich, diesen aus der Aufnahme zu entfernen. Somit ist es möglich, den Gleichstromspeicher unabhängig von dem Arbeitsfahrzeug zu laden. Währenddessen ist ein Betrieb des Arbeitsfahrzeugs mittels eines Austauschs des Gleichstromspeichers ermöglicht, der baugleich zu dem Gleichstromspeicher ist. Bei Vorhalten von mehreren derartigen Gleichstromspeichern ist es somit möglich, das Arbeitsfahrzeug im Wesentlichen kontinuierlich zu betreiben. Auch ist ein Betrieb des Arbeitsfahrzeugs während des Ladens des Gleichstromspeichers möglich, nämlich mit dem ausgetauschten Gleichstromspeicher. Ferner kann der Gleichstromspeicher beispielsweise von dem Einsatzort zu einer Ladesäule abtransportiert und dort erneut geladen werden, wobei es nicht erforderlich ist, das vollständige Arbeitsfahrzeug zu bewegen. Somit sind eine Einsatzdauer und auch eine Flexibilität erhöht.
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Beispielsweise erfolgt zwischen der Aufnahme und dem Gleichstromspeicher lediglich eine elektrische Kopplung. Mit anderen Worten weist die Aufnahme und der Gleichstromspeicher jeweils zwei Kontakte auf, die dann, wenn der Gleichstromspeicher die Aufnahme gesteckt ist, aneinander anliegen, zweckmäßigerweise mechanisch direkt, und somit miteinander elektrisch kontaktiert sind. Besonders bevorzugt jedoch erfolgt auch zusätzlich eine signaltechnische Kopplung. Somit ist es möglich, Betriebsdaten des Gleichstromspeichers, wie einen Ladezustand oder einen Alterungsprozess, über die Aufnahme auszulesen. Somit kann eine Prognose für die weiter Einsatzlänge des Gleichstromspeichers getroffen werden.
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Besonders bevorzugt erfolgt insbesondere auch ein Abgleich eines in dem Gleichstromspeicher hinterlegten Schlüssels mit einem in der Aufnahme hinterlegten Schlüssel. Lediglich wenn diese übereinstimmen, wird von der Aufnahme dem Gleichstromspeicher elektrische Energie entnommen. Somit ist es möglich, anhand des Schlüssels eine Diebstahlsicherung zu realisieren. Auch ist hierbei sichergestellt, dass das Arbeitsfahrzeug lediglich mit bestimmten Gleichstromspeichern betrieben wird, die insbesondere von dem Hersteller des Arbeitsfahrzeugs vorgegebene Qualitätsmerkmale erfüllen.
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Zum Beispiel ist der Gleichstromspeicher lediglich lose in die Aufnahme gesteckt. Somit ist eine Montage und Demontage erleichtert. Besonders bevorzugt jedoch erfolgt zusätzlich eine Verriegelung, sodass ein unbeabsichtigtes Lösen des Gleichstromspeichers vermieden ist. Vorzugsweise weist der Gleichstromspeicher ein Gewicht zwischen 25 kg und 35 kg auf. Somit ist einerseits eine vergleichsweise große elektrische Kapazität bereitstellt. Andererseits ist ein händischer Abtransport des Stromspeichers von dem Arbeitsfahrzeug möglich.
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Zum Beispiel weist das Arbeitsfahrzeug mehrere derartige Nebenantriebe auf, wobei jeder Nebenantrieb einen Elektromotor aufweist, der mittels des Gleichstromzwischenkreises betrieben ist. Hierbei wird mittels jedes der Nebenantrieb bei Betrieb beispielsweise die gleiche oder unterschiedliche Tätigkeiten durchgeführt. Somit ist eine Flexibilität erhöht.
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In einer Ausführungsform weist das Arbeitsfahrzeug eine Fahrerkabine auf, sodass bei Betrieb mittels des Arbeitsfahrzeugs zusätzlich eine Person transportiert wird, mittels derer insbesondere eine Steuerung des Arbeitsfahrzeugs erfolgt. Besonders bevorzugt jedoch umfasst das Arbeitsfahrzeug keine Fahrerkabine und ist somit fahrerkabinenlos. Insbesondere weist hierbei das Arbeitsfahrzeug vergleichsweise geringe Abmessungen auf, und insbesondere ist eine Länge des Arbeitsfahrzeugs geringer als 3 m, 2 m oder 1,5 m. Die Breite des Arbeitsgeräts ist hierbei zweckmäßigerweise geringer als 2 m oder 1 m. Somit ist ein vergleichsweise kompaktes Arbeitsfahrzeug bereitgestellt.
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Beispielsweise ist der Elektromotor des Hauptantriebs direkt mit dem Gleichstromzwischenkreis verbunden. Besonders bevorzugt jedoch weist der Hauptantrieb einen Umrichter auf, der somit mittels des Gleichstromzwischenkreises gespeist ist. Mittels des Umrichters wird eine elektrische Spannung und/oder ein elektrischer Strom bereitgestellt, mittels dessen der Elektromotor des Hauptantriebs angetrieben ist. Somit ist es möglich, mittels des Umrichters eine Leistungsabgabe des Hauptantriebs und somit auch eine Geschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs einzustellen. Der Umrichter selbst weist zweckmäßigerweise eine Brückenschaltung auf, beispielsweise eine B6-Schaltung, und der Elektromotor ist zum Beispiel dreiphasig aufgebaut. Alternativ oder besonders bevorzugt in Kombination hierzu weist der Nebenantrieb ebenfalls einen Umrichter auf, der mit dem Gleichstromzwischenkreis elektrisch kontaktiert ist und somit mittels dessen gespeist wird. Mittels des Umrichters des Nebenantriebs wird die elektrische Energie zum Betrieb des Elektromotors des Nebenantriebs bereitgestellt. Insbesondere sind die beiden Umrichter zueinander baugleich, sodass Gleichteile herangezogen werden können.
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Zum Beispiel ist der jeweilige Elektromotor als bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) ausgestaltet. Besonders bevorzugt jedoch ist einer der Elektromotoren, besonders bevorzugt beide Elektromotoren, als Axialflussmotor ausgebildet. Insbesondere sind somit die Elektromotoren Scheibenläufer, zweckmäßigerweise Drehstromscheibenläufer. Zum Beispiel ist hierbei die mittels jedes der Elektromotoren aufgebrachte Leistung zwischen 1 kW und 3 kW und beispielsweise zwischen 1,3 kW und 2,3 kW. Insbesondere ist ein Nenndrehmoment des jeweiligen Elektromotors zwischen 4 Nm und 7,5 Nm und vorzugsweise zwischen 4,5 Nm und 7,3 Nm. Somit ist eine Baugröße der Elektromotoren nicht übermäßig erhöht, wobei dennoch eine ausreichende Leistung für den Betrieb des Hauptantriebs und des Nebenantriebs zur Verfügung steht.
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Beispielsweise weist der Nebenantrieb eine Hubplatte auf, die mittels eines Lagers beweglich an dem Tisch angebunden ist. Hierbei ist die Hubplatte beispielsweise transversal verschieblich, insbesondere horizontal. In einer Alternative hierzu erfolgt ein Verschieben der Hubplatte in vertikaler Richtung. Somit ist es möglich, mittels der Hubplatte Lasten vertikal zu verbringen, beispielsweise zum Einlagern von Gegenständen. Alternativ hierzu ist das Arbeitsfahrzeug nach Art einer Hebebühne ausgestaltet und wird beispielsweise zum Fensterputzen, zum Verbringen von Personen in die Höhe oder dergleichen herangezogen. Besonders bevorzugt jedoch ist die Hubplatte schwenkbeweglich an dem Tisch angebunden. Hierbei ist die Hubplatte zweckmäßigerweise wannenförmig oder als Wanne ausgestaltet. Somit ist es möglich, mittels des Arbeitsfahrzeugs Gegenstände, insbesondere lose Gegenstände, wie Erde, Sand, Schutt oder Kies, in der Wanne zu transportieren, und diese mittels Verschwenken der Hubplatte, also der Wanne, aus dieser und somit von dem Arbeitsfahrzeug abzuladen. Mit anderen Worten ist das Arbeitsfahrzeug insbesondere als sogenannter Dumper ausgestaltet.
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In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Arbeitsfahrzeug ein Arbeitsgerät, das den Nebenantrieb aufweist. Mittels des Arbeitsgeräts ist es hierbei möglich, bestimmte Funktionen durchzuführen. Das Arbeitsgerät ist mittels eines Kabels an dem Tisch angebunden, wobei das Kabel zumindest teilweise den Gleichstromzwischenkreis bildet. Somit weist das Kabel zweckmäßigerweise zwei separate Leiter auf, insbesondere Litzen, mittels derer die elektrische Spannung des Gleichstromzwischenkreises bereitgestellt und geführt wird.
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Zum Beispiel ist das Arbeitsgerät mittels eines weiteren Bestandteils an dem Tisch gehalten, beispielsweise mittels eines Arms. Besonders bevorzugt jedoch ist das Arbeitsgerät mit Ausnahme des Kabels bezüglich des Tischs frei beweglich, sodass dieses von dem Tisch verbracht werden kann. Lediglich die Verbindung mittels des Kabels bleibt hierbei bestehen. Somit ist eine Flexibilität erhöht. Das Kabei ist beispielsweise lose auf den Tisch gelegt. Besonders bevorzugt jedoch weist das Arbeitsfahrzeug eine Kabeltrommel auf, auf die das Kabel zumindest teilweise aufgerollt ist. Bei Bewegen des Arbeitsgeräts bezüglich des Tisches wird das Kabei von der Kabeltrommel abgerollt. Zum Beispiel ist die Kabeltrommel federbelastet, sodass ein automatisches Aufrollen des Kabels bei Bewegen des Arbeitsgeräts auf den Tisch zu erfolgt.
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Zum Beispiel ist das Arbeitsgerät handgeführt und insbesondere ein Trennschleifer oder eine Kettensäge. Aufgrund der Speisung des Arbeitsgeräts mittels des Gleichstromkreises ist das Mitführen von einem separaten Energiespeicher in dem Arbeitsgerät nicht erforderlich, weswegen ein Gewicht reduziert und somit eine Handhabbarkeit erhöht ist.
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Besonders bevorzugt jedoch ist das Arbeitsgerät ein Entaster. Dieser dient der Entastung von Bäumen, insbesondere wenn diese noch mit dem Erdreich verwurzelt sind. Der Entaster weist zweckmäßigerweise einen wannenförmigen Abschnitt auf, der an die äußere Rinde des jeweiligen Baums angesetzt wird. Der Abschnitt weist dabei zweckmäßigerweise eine vergleichsweise scharfe Kante auf. Auf der gegenüberliegenden Seite ist insbesondere ein Bügel vorgesehen, der geeigneterweise verschwenkbar an dem Abschnitt gelagert ist. Somit ist es möglich, den Baumstamm umfangsseitig mittels des Bügels und des Abschnitts zu umgeben. An dem wannenförmigen Abschnitt ist insbesondere der Nebenantrieb befestigt, mittels dessen ein Rad angetrieben wird, das im Betriebszustand zweckmäßigerweise an der äußeren Rinde des Baumes anliegt. Wenn das Rad bewegt wird, wird insbesondere der wannenförmige Abschnitt entlang des Baumstamms bewegt. Hierbei trifft die scharfe Kante des wannenförmigen Abschnitts sowie der Bügel auf etwaige Äste, die auf diese Weise abgeschert werden. Somit weist der Baum nach der Behandlung in dem behandelten Bereich keine Äste mehr auf, sodass der Baum in diesem Bereich, keine Astlöcher aufweist. Somit ist eine Qualität des Holzes erhöht.
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Beispielsweise ist mittels des Nebenantriebs ein bestimmtes Teil, insbesondere ein Verstellteil, direkt angetrieben. In einer Alternative hierzu umfasst der Nebenantrieb eine Hydraulikpumpe, die insbesondere mittels des Elektromotors angetrieben ist. Somit weist das Arbeitsfahrzeug ein Hydrauliksystem auf. Dabei ist es möglich, das Hydrauliksystem unabhängig von dem Hauptantrieb zu aktivieren. Insbesondere wird mittels des Hydrauliksystems die etwaige Hubplatte bewegt. Im Gegensatz zur Verwendung eines direkten Antriebs des jeweiligen Verstellteils, also insbesondere der Hubplatte, ist hierbei eine Dämpfung gegeben. Auch ist ein Verbringen mit einer vergleichsweise großen Kraft ebenfalls möglich, wofür kein Getriebe oder ein sonstiger Kraftwandler herangezogen werden müsste.
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Beispielsweise weist das Arbeitsfahrzeug lediglich den Gleichstromspeicher auf. Besonders bevorzugt jedoch umfasst das Arbeitsfahrzeug einen weiteren Gleichstromspeicher, der lösbar in die Aufnahme gesteckt ist. Somit sind sowohl der Gleichstromspeicher als auch der weitere Gleichstromspeicher in die Aufnahme steckbar, insbesondere zeitgleich. Somit ist eine elektrische Spannung und/oder Kapazität der Gleichstromquelle erhöht.
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Beispielsweise sind der Gleichstromspeicher und der weitere Gleichstromspeicher zeitgleich mit dem Gleichstromzwischenkreis verbunden. Besonders bevorzugt jedoch weist das Arbeitsfahrzeug, insbesondere die Gleichstromquelle, eine Auswahlschaltung auf. Mittels der Auswahlschaltung ist es möglich, den Gleichstromspeicher oder den weiteren Gleichstromspeicher mit dem Gleichstromzwischenkreis zu verbinden. Hierbei ist es beispielsweise auch möglich beide Gleichstromspeicher gleichzeitig mit dem Gleichstromzwischenkreis zu verbinden. Besonders bevorzugt jedoch ist es lediglich möglich, einen einzigen der beiden Gleichstromspeicher mit dem Gleichstromzwischenkreis zu verbinden. Zusammenfassend erfolgt ein separater Betrieb mit den beiden Gleichstromspeichern. Somit ist es möglich, einen der Gleichstromspeicher zu entfernen, und diesen beispielsweise während des Betriebs des Arbeitsfahrzeugs mit dem verbleibenden Gleichstromspeicher aufzuladen. Hierbei ist eine Unterbrechung des Betriebs des Arbeitsfahrzeugs nicht oder lediglich für eine vergleichsweise geringe Zeitspanne, nämlich für den Umschaltvorgang, erforderlich. Auch wird aufgrund des separaten Betriebs eine Beeinflussung der beiden Gleichstromspeicher untereinander ausgeschlossen. Falls beispielsweise einer von diesen eine verstärkte Alterung aufweist und somit eine verringerte anliegende elektrische Spannung und/oder eine verringerte Kapazität, erfolgt dabei kein gegenseitiges Laden der Gleichstromspeicher. Somit wird der Alterungsprozess nicht weiterer unterstützt. Auch ist ein Einfluss auf den Gleichstromzwischenkreis verringert, und die daran anliegende elektrische Spannung ist im Wesentlichen konstant.
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Beispielsweise weist das Fahrwerk zwei Gleisketten auf, wobei insbesondere jeder Seite des Tisches jeweils eine der Gleiskette zugeordnet ist. Besonders bevorzugt umfasst das Arbeitsfahrzeug hierbei einen zusätzlichen Hauptantrieb, sodass das Arbeitsfahrzeug zwei Hauptantriebe aufweist, die insbesondere zueinander baugleich sind. Die beiden Hauptantriebe sind somit mittels des Gleichstromzwischenkreises gespeist. Mittels Bestromung der Hauptantriebe ist es folglich möglich, jede der Gleiskette zu bewegen, insbesondere mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, weswegen eine Beweglichkeit des Arbeitsfahrzeugs erhöht ist. Auch ist es möglich, das Arbeitsfahrzeug unabhängig von bereits vorhandenen Wegen zu bewegen. Zusammenfassend weist das Arbeitsfahrzeug einen Kettenantrieb auf. Vorzugsweise ist hierbei die Hubplatte vorhanden, die insbesondere als Wanne ausgestaltet ist. Somit handelt es sich bei dem Arbeitsfahrzeug um einen sogenannten Kettendumper.
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In einer Alternative hierzu weist das Fahrwerk zweckmäßigerweise eine Anzahl an Rädern auf, wobei jedem Rad jeweils ein Hauptantrieb zugeordnet ist. Die Hauptantriebe sind hierbei zweckmäßigerweise jeweils baugleich. Geeigneterweise umfasst das Fahrwerk vier derartige Räder. Geeigneterweise sind hierbei jeder Seite des Tisches jeweils zwei derartige Räder zu geordnet. Somit ist eine Stabilität des Tisches erfolgt. Zum Beispiel sind eines oder mehrere der Räder schwenkbeweglich an dem Tisch angebunden. Besonders bevorzugt jedoch weist der Tisch ein Mittelgelenk auf, mittels dessen eine Unterteilung des Tisches in einen vorderen und einen hinteren Teil erfolgt. Das Mittelgelenk ist beispielsweise ein Scharnier oder ein Kugelgelenk. Mittels Verschwenkens der beiden Teile zueinander ist es möglich, die Fortbewegungsrichtung des Arbeitsfahrzeugs einzustellen, wobei eine Geländegängigkeit des Arbeitsfahrzeugs erhöht ist. In einer weiteren Alternative sind beispielsweise zusätzliche Räder vorhanden, denen kein Hauptantrieb zugeordnet ist. Somit sind Herstellungskosten reduziert.
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Beispielsweise weist der Hauptantrieb ein mittels des Elektromotors angetriebenes Getriebe auf. Mittels des Getriebes erfolgt insbesondere eine Unter- oder Übersetzung, sodass beispielsweise eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Rads bzw. der etwaigen Gleiskette von der Umdrehungsgeschwindigkeit des Elektromotors des jeweiligen Hauptantriebs abweicht. Besonders bevorzugt ist es hierbei möglich, die Abtriebswelle des Getriebes, an der insbesondere mittelbar die Gleiskette bzw. das jeweilige Rad angebunden ist, von dem Elektromotor zu entkoppeln. Somit ist es möglich, das Rad bzw. die Gleiskette frei bezüglich des Elektromotors zu rotieren und zu bewegen. Somit ist ein Abschleppen des Arbeitsfahrzeugs erleichtert. Auch ist es beispielsweise möglich, einige der Räder, sofern diese vorhanden sind, bezüglich des jeweiligen Hauptantriebs frei zu drehen, wohingegen der Antrieb des Arbeitsfahrzeugs mit einem der verbleibenden Hauptantriebe erfolgt. Mit anderen Worten sind in diesem Fall nicht sämtliche Räder angetrieben. Dies wird insbesondere dann verwendet, wenn ein Untergrund des Arbeitsplatzes vergleichsweise eben ist. Somit ist eine benötigte Energie zum Vortrieb des Arbeitsfahrzeugs verringert, weswegen der Nebenantrieb eine verlängerte Zeitspanne verwendet werden kann. Beispielsweise ist mittels des Getriebes der Elektromotor von der Abtriebswelle ausklinkbar, und das Getriebe ist beispielsweise nach Art eines Räderumlaufgetriebes (Planetengetriebe) ausgestaltet. Besonders bevorzugt jedoch ist es möglich, die Abtriebswelle axial bezüglich weiterer Bestandteile zu verschieben, sodass ein mechanischer Eingriff dieser mit weiteren Bestandteilen des Getriebes aufgehoben wird. Somit wird bei Rotation der Abtriebswelle lediglich vergleichsweise wenige Bestandteile des Getriebes bewegt, vorzugsweise lediglich die Abtriebswelle. Somit sind ein Verschleiß und ein Schleppmoment verringert.
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Alternativ oder besonders bevorzugt in Kombination hierzu weist der Hauptantrieb eine Bremse auf, die insbesondere auf den Elektromotor oder die etwaige vorhandene Abtriebswelle des Getriebes wirkt. Insbesondere ist die Bremse aktiviert, wenn eine Bestromung des Elektromotors nicht vorhanden ist, also wenn der Elektromotor sich nicht dreht. Mit anderen Worten ist die Bremse aktiv, wenn keine Bestromung erfolgt. Somit ist eine Sicherheit erhöht. Zum Bewegen des Arbeitsfahrzeugs ist es daher erforderlich, zunächst eine Kraft auf die Bremse auszuüben. Geeigneterweise wird hierfür eine mit dem Gleichstromzwischenkreis versorgter Aktor herangezogen. Bei einer Fehlfunktion des Gleichstromzwischenkreises ist somit auch die Bremse aktiv, und das Arbeitsfahrzeug wird stillgesetzt. Somit ist eine Sicherheit weiter erhöht. Zum Beispiel ist jeder etwaigen Gleiskette bzw. jedem der Räder jeweils eine entsprechende Bremse zugeordnet. Geeigneterweise weist die oder jede Bremse ein Zugangsfach auf, über das ein mechanisches Lösen der Bremse ermöglicht ist. Somit ist bei einer Fehlfunktion des Arbeitsfahrzeugs oder einem Ausfall der Gleichstromquelle ein Abschleppen des Arbeitsfahrzeugs möglich.
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Besonders bevorzugt weist das Arbeitsfahrzeug eine Steuerung auf, mittels derer die Steuerung sowohl des Hauptantriebs als auch des Nebenantriebs erfolgt. Sofern mehrere Hauptantriebe/Nebenantriebe vorhanden sind, erfolgt mittels der Steuerung zweckmäßigerweise eine Steuerung sämtlicher Hauptantrieb bzw. Nebenantriebe. Zweckmäßigerweise umfasst das Arbeitsfahrzeug ein Bussystem, mittels dessen der Hauptantrieb, der Nebenantrieb und die Steuerung signaltechnisch verbunden sind. Falls mehrere Hauptantrieb und/oder Nebenantriebe vorhanden sind, sind diese zweckmäßigerweise ebenfalls mittels des Bussystems mit der Steuerung verbunden. Der Steuerung ist zweckmäßigerweise der Master des Bussystems, und der Hauptantrieb sowie der Nebenantrieb sind Slaves des Bussystems. Zweckmäßigerweise genügt das Bussystem einem CAN-Busstandard.
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Die Steuerung ist beispielsweise starr an dem Tisch befestigt, zweckmäßigerweise an einem Pult. Alternativ hierzu ist die Steuerung bezüglich des Tisches verbringbar. Die Verbindung mit dem Hauptantrieb und Nebenantrieb erfolgt zweckmäßigerweise mittels einer Leitung, die insbesondere mehrere Adern aufweist. In einer Alternative hierzu erfolgt die signaltechnische Verbindung mittels Funk. Die Steuerung weist zweckmäßigerweise eine oder mehrere Eingabevorrichtungen auf, beispielsweise Schalter und/oder einen Joystick. In Abhängigkeit der Betätigung der Eingabevorrichtung erfolgt bevorzugt eine Bestromung des Hauptantriebs bzw. des Nebenantriebs.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 schematisch in einer Seitenansicht eine erste Ausführungsform eines Arbeitsfahrzeug,
- 2 schematisch das Arbeitsfahrzeug gemäß 1 in einer Draufsicht,
- 3 schematisch in einer Seitenansicht eine zweite Ausführungsform des Arbeitsfahrzeug, und
- 4 schematisch das Arbeitsfahrzeug gemäß 4 in einer Draufsicht,
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist in einer Seitenansicht schematisch und in 2 in einer Draufsicht schematisch ein Arbeitsfahrzeug 2 in Form eines Minidumpers bzw. Kettendumpers dargestellt. Das Arbeitsfahrzeug 2 weist einen Tisch 4 auf, der an einem Fahrwerk 6 angebunden ist. Das Fahrwerk 6 weist zwei Gleisketten 8 auf, die sich beidseitig des im Wesentlichen quaderförmigen Tisches 4 befinden, und mittels derer ein Kontakt zu einem nicht näher dargestellten Untergrund erfolgt. Aufgrund der Verwendung der Gleisketten 8 ist hierbei eine Flächenbelastung durch das Arbeitsfahrzeug 2 vergleichsweise gering.
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Jede der Gleisketten 8 ist mittels zweier Kettenräder 10 gespannt, die sich im Bereich einer vorderen und hinteren Kante des Tisches 4 befinden. Jeder der Gleisketten 8 ist ein Hauptantrieb 12 zugeordnet, wobei jeweils eines der Kettenräder 10 mittels des Hauptantriebs 12 angetrieben ist. Das Arbeitsfahrzeug 2 weist somit zwei Hauptantrieb 12 auf, die zueinander baugleich sind.
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Jeder Hauptantrieb 12 weist einen Elektromotor 14 auf, mittels dessen ein Getriebe 16 angetrieben ist, das eine Abtriebswelle 18 aufweist. An der Abtriebswelle 18 ist drehfest das jeweils zugeordnete Kettenrad 10 befestigt. Die Abtriebswelle 18 des Getriebes 16 ist axial verbringbar, wobei mittels Herausziehen der Abtriebswelle 18 eine Entkopplung dieser von dem Elektromotor 14 erfolgt. Somit ist ein manuelles Bewegen des Arbeitsfahrzeugs 2 ermöglicht, wobei mittels des Elektromotors 14 auf die Gleisketten 8 kein Widerstand ausgeübt wird.
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Jeder Elektromotor 14 ist als Axialflussmotor und zwar als Drehstromscheibenläufer ausgebildet, der drei Phasen aufweist. An dem jeweiligen Elektromotor 14 ist ein Umrichter 20 befestigt, der mittels eines Gleichstromzwischenkreises 22 gespeist ist. Somit ist jeder Elektromotor 14 mittels des Gleichstromzwischenkreises 22 betrieben. Mittels des Gleichstromzwischenkreises 22 wird hierbei bei Betrieb eine elektrische Gleichspannung von 300 V geführt. Der Gleichstromzwischenkreis 22 wiederum ist mittels einer Gleichstromquelle 24 gespeist, die eine Aufnahme 26 aufweist. Die Aufnahme 26 weist zwei Steckplätze 28 auf, die jeweils mittels einer Auswahlschaltung 30 und dieser nachgeschaltet einem Gleichspannungswandler 32 verbunden ist.
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In jeden der Steckplätze 28 ist lösbar ein Gleichstromspeicher 34 steckbar, wobei in 1 der Gleichstromspeicher 34 von der Aufnahme 26 gelöst dargestellt ist. Somit sind zwei Gleichstromspeicher 34 vorhanden, wobei die Auswahlschaltung 30 dem wahlweise elektrischen Verbinden eines der Gleichstromspeicher 34, also des einen Gleichstromspeichers 34 oder des weiteren Gleichstromspeichers 34, mit dem Gleichstromzwischenkreis 22 dient.
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Die beiden zueinander baugleichen Gleichstromspeicher 34 weisen zwei Kontakte 36 auf, an denen eine elektrische Gleichspannung von 48 V anliegt, wobei mittels des Gleichspannungswandlers 32 eine elektrische Transformation der Gleichspannung von 48 V auf die 300 V des Gleichstromzwischenkreises 22 erfolgt. Jeder Gleichstromspeicher 34 ist quaderförmig und weist eine Anzahl an Batteriezellen, nämlich Lithium-Ionen-Zellen, auf, die elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet ist. Das Gewicht jedes Gleichstromspeichers 34 ist hierbei zwischen 25 kg und 30 kg.
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Ferner ist mit dem Gleichstromzwischenkreis 22 ein Nebenantrieb 38 verbunden, der ebenfalls den Elektromotor 14 sowie den Umrichter 20 aufweist, die jeweils baugleich zu denen der Hauptantriebe 12 ist. Somit weisen die beiden Hauptantriebe 12 sowie der Nebenantrieb 38 jeweils den zugeordneten Umrichter 20 auf. Mittels des Elektromotors 14 des Nebenantriebs 38 ist eine Hydraulikpumpe 40 angetrieben. Die Hydraulikpumpe 40 ist fluidtechnisch mit einem Stempel 42 verbunden, der auf eine Hubplatte 44 wirkt, die nach Art einer Wanne ausgebildet ist. Diese ist mittels eines Lagers 46 in Form eines Scharniers schwenkbeweglich an dem Tisch 4 angebunden. Bei Betrieb des Elektromotors 14 des Nebenantriebs 38 wird mittels der Hydraulikpumpe 40 ein Druck in der Hydraulikflüssigkeit aufgebaut, und somit der Stempel 42 ausgedehnt. Infolgedessen wird die Hubplatte 44 bezüglich des Tisches 4 verschwenkt und folglich sämtliche sich innerhalb der wannenartigen Hubplatte 44 befindenden Gegenständen ausgeschüttet.
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Ferner weist das Arbeitsfahrzeug 2 eine Steuerung 48 auf, die an dem Tisch 4 starr befestigt ist. Die Steuerung 48 ist mittels eines Bussystems 50 signaltechnisch mit den beiden Hauptantrieben 12 sowie dem Nebenantrieb 38 verbunden, nämlich mit deren jeweiligen Umrichtern 20. Das Bussystem 50 genügt einem CAN-Busstandard, und mittels der Steuerung 48 wird die Funktion des Masters des Bussystems 50 wahrgenommen. Der beiden Hauptantriebe 12 sowie der Nebenantrieb 38 bilden jeweils Slaves.
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Zum Betrieb des Arbeitsfahrzeugs 2 werden die Gleichstromspeicher 34 in die jeweilige Aufnahme 26 gesteckt, und mittels der Auswahlschaltung 30 wird einer der beiden Gleichstromspeicher 34 ausgewählt, sodass von diesem elektrische Energie in den Gleichstromzwischenkreis 22 eingespeist wird. Somit ist es möglich, das Arbeitsfahrzeug 2 mittels Bestromung der Hauptantriebe 12 zu verfahren, wobei mittels der Steuerung 48 die Drehgeschwindigkeit der Elektromotoren 14 mittels entsprechender Steuerbefehle an die zugeordneten Umrichter 20 erstellt wird. Auch ist es möglich, mittels einer entsprechenden Ansteuerung die Hubplatte 44 zu verschwenken. Wenn dem einen der Gleichstromspeichers 34 im Wesentlichen die vollständig damit gespeicherte elektrische Energie entnommen wurde, erfolgt mittels der Auswahlschaltung 30 entweder automatisch oder manuell ein Umschalten auf den verbliebenen, weiteren Gleichstromspeichers 34, sodass ein ungestörter Weiterbetrieb des Arbeitsfahrzeugs 2 möglich ist. Danach ist es möglich, den entleerten Gleichstromspeicher 34 aus der Aufnahme 26 zu entnehmen und zu einer Ladestation zu transportieren. Während des Ladens dieses Gleichstromspeichers 34 ist ein Weiterbetrieb des Arbeitsfahrzeugs 2 möglich.
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In den 3 und 4 ist in einer Seitenansicht bzw. einer Draufsicht schematisch vereinfacht eine Abwandlung des Arbeitsfahrzeug 2 dargestellt. Dieses weist wiederum den Tisch 4 sowie das Fahrwerk 6 auf. Der Tisch 4 jedoch weist zwei Teile 52 auf, die mittels eines Kugelgelenks 54 aneinander beweglich gelagert sind. An einem der Teile 52 ist wiederum die Gleichstromquelle 24 befestigt, die nicht abgewandelt ist und die Aufnahme 26 mit den beiden Steckplätzen 28 für die Gleichstromspeicher 34 aufweist. Auch sind wiederum die Auswahlschaltung 30 sowie der Gleichspannungswandler 32 vorhanden.
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An jedem der beiden Teile 52 ist auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Rad 56 des Fahrwerks 6 angebunden, wobei jedes der Räder 56 mit jeweils einem Hauptantrieb 12 angetrieben ist. Folglich sind insgesamt vier Räder 56 sowie vier Hauptantriebe 12 vorhanden. Somit ist in diesem Fall das Arbeitsfahrzeug 2 ein Radfahrzeug. Die Hauptantriebe 12 entsprechend der vorhergehenden Ausführungsform, und weisen jeweils das Getriebe 16 auf, wobei anstatt des Kettenrads 10 jeweils das Rad 56 an der jeweiligen Abtriebswelle 18 drehfest befestigt ist. Auch hier ist wiederum mittels axialen Verschiebens jeder Abtriebswelle 18 eine Entkopplung des jeweiligen Rad 56 von dem jeweils zugeordneten Elektromotor 14 möglich. Somit ist es möglich, bei dem Arbeitsfahrzeug 2 lediglich zwei der Räder 56 anzutreiben, sodass ein Energiebedarf verringert ist. Auch ist es möglich, sämtliche Räder 56 von den jeweils zugeordneten Elektromotoren 14 auszuklinken, sodass das Arbeitsfahrzeug 2 im Wesentlichen ungestört verschoben oder abgeschleppt werden kann. Die Hauptantriebe 12 sind wiederum mittels des Gleichstromzwischenkreises 22 gespeist, und auch die Steuerung 48 ist wiederum vorhanden, die den Master des Bussystems 50 bildet.
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An dem Teil 52 des Tisches 4, an dem nicht die Gleichstromquelle 24 befestigt ist, ist eine Kabeltrommel 58 befestigt, auf die ein Kabel 60 teilweise aufgerollt ist. Das Kabel 60 bildet teilweise den Gleichstromzwischenkreis 22 und ist mittels der Kabeltrommel 58 an diesem Teil 52 des Tisches 4 angebunden. Das Kabel 60 ist mit einem Arbeitsgerät 62 in Form eines Entasters verbunden. Das Arbeitsgerät 62 ist hierbei frei auf dem Tisch 4 positionierbar oder zumindest von diesem entfernbar. Die Verbindung zu dem Tisch 4 mittels des Kabels 60 jedoch bleibt bestehen.
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Das Arbeitsgerät 62 weist den Nebenantrieb 38 mit dem Elektromotor 14 sowie dem Umrichter 20 auf. Diese sind an einem wannenförmigen Abschnitt 64 befestigt, an dem schwenkbar ein Bügel 66 gelagert ist. Ferner sind an dem wannenförmigen Abschnitt 64 zwei Vortriebsräder 68 drehbar gelagert, von denen eines mittels des Nebenantriebs 38 angetrieben ist. Der Umrichter 20 des Nebenantriebs 38 ist wiederum mittels des Bussystems 50 mit der Steuerung 48 verbunden, sodass mittels der Steuerung 48 der Elektromotor 14 des Nebenantriebs 38 aktiviert werden kann.
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Zum Betrieb des Arbeitsgeräts 62 wird dieses von dem Tisch 4 beabstandet und der wannenförmigen Abschnitt 64 an den Umfang eines Baumstamms gesetzt. Im Anschluss hieran wird der Bügel 66 verschwenkt, weswegen der Baumstamm umfangsseitig vollständig mittels des Arbeitsgeräts 62 umgeben ist. Nachfolgend wird der Nebenantriebs 38 bestromt, sodass das eine der Vortriebräder 68 rotiert wird. Infolgedessen wird das Arbeitsgerät 62 entlang des Baumstamms verfahren, wobei mittels der oberen Kante des wannenförmigen Abschnitt 64 sowie des Bügel 66 überstehende Äste abgeschert werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Arbeitsfahrzeug
- 4
- Tisch
- 6
- Fahrwerk
- 8
- Gleiskette
- 10
- Kettenrad
- 12
- Hauptantrieb
- 14
- Elektromotor
- 16
- Getriebe
- 18
- Abtriebswelle
- 20
- Umrichter
- 22
- Gleichstromzwischenkreis
- 24
- Gleichstromquelle
- 26
- Aufnahme
- 28
- Steckplatz
- 30
- Auswahlschaltung
- 32
- Gleichspannungswandler
- 34
- Gleichstromspeicher
- 36
- Kontakt
- 38
- Nebenantrieb
- 40
- Hydraulikpumpe
- 42
- Stempel
- 44
- Hubplatte
- 46
- Lager
- 48
- Steuerung
- 50
- Bussystem
- 52
- Teil
- 54
- Kugelgelenk
- 56
- Rad
- 58
- Kabeltrommel
- 60
- Kabel
- 62
- Arbeitsgerät
- 64
- wannenförmiger Abschnitt
- 66
- Bügel
- 68
- Vortriebsrad
