DE3121698C2

DE3121698C2 -

Info

Publication number: DE3121698C2
Application number: DE3121698A
Authority: DE
Inventors: Erik Olof Eskil Skoellersta Se Harbe; Kurt Axel Roland Oerebro Se Sundberg
Original assignee: Atlas Copco AB
Current assignee: Atlas Copco AB
Priority date: 1980-06-02
Filing date: 1981-06-01
Publication date: 1989-12-07
Also published as: CA1149753A; US4397365A; DE3121698A1; SE8004086L; SE422932B

Description

Die Erfindung betrifft ein batteriebetriebenes Ladefahrzeug, insbesondere für den Bergbau, mit einer am vorderen Ende eines Fahrzeugrahmens angeordneten Ladevorrichtung sowie einem elektrischen Fahrmotor und einem von dem Fahrzeugrah men getragenen und mittels einer Hebeeinrichtung davon abhebbaren Batteriekasten. Die Erfindung betrifft ferner eine freistehende Palette für ein solches Ladefahrzeug zum Aufnehmen des Batteriekastens, wenn dieser mittels der Hebe einrichtung vom Fahrzeug entfernt wird.

Batteriebetriebene Ladefahrzeuge dieser Art sind für den Einsatz in Kohlegruben aus der Praxis bekannt. Sie werden dort jedoch nur für verhältnismäßig leichte Arbeiten einge setzt und sind nach allgemeiner Überzeugung für den Einsatz unter schweren Belastungen wie beispielsweise in Erzgruben nicht brauchbar, da die hierfür erforderlichen Batterie größen zu schwierig zu handhaben sind.

Unter die Ladefahrzeuge der eingangs genannten Art fällt auch ein bekannter Schubmast-Stapler (DE-OS 27 09 994), dessen aus Raumgründen normalerweise im Chassis unterge brachte Batterie zum Nachladen mittels eines den Hubmast tragenden Wagens aus dem Chassis in eine gut zugängliche Stellung herausgezogen werden kann. Auch dort sind die Be lastungen der Batterie verhältnismäßig gering, und ihr Aus tausch im Freien oder in Fabrikhallen bereitet keine Schwie rigkeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ladefahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Einsatzfähigkeit nicht auf Kohlegruben beschränkt ist, sondern dem vielmehr eine Ausbildung und Größe gegeben werden kann, die seinen Ein satz auch unter schweren Bedingungen wie beispielsweise in Erzgruben gestattet. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein solches Fahrzeug mit verbesserten Mitteln zur Erleichterung der Entfernung, der Bestückung und des Austausches der Batterie zu versehen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch horizontal achsige Lagermittel zur schwenkbaren Anlenkung der Hebe einrichtung an dem Fahrzeugrahmen, einem Kraftantrieb zwi schen dem Fahrzeugrahmen und der Hebeeinrichtung zu deren Verschwenkung um die Lagermittel und eines einen Teil der Hebeeinrichtung bildenden Heberahmens, der sich vom Fahr gestell nach rückwärts erstreckt und ein bei Einschaltung des Kraftantriebs verschwenkbares Auflager für den Batteriekasten bildet.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Lade fahrzeugs sowie einer freistehenden Palette für dasselbe zum Aufnehmen des Batteriekastens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein Ladefahrzeug nach der Er findung mit Blick auf das vordere Fahrzeugende,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Fahrzeugs, wobei der Batteriekasten in seiner Normalstellung mit ausge zogenen Linien und in angehobener Stellung mit strichpunktierten Linien und entsprechend die Lade schaufel in Aufnahmestellung mit ausgezogenen Linien und in Kipp stellung mit strichpunktierten Linien dargestellt sind,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Fahrzeug nach Fig. 2,

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab und teil weise geschnitten, einen Ausschnitt aus Fig. 2 zur Veranschaulichung der mechanischen und elektrischen Verbindungen zwischen dem Fahrzeug und dem Batteriekasten in getrenntem Zustand,

Fig. 5 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 4, jedoch in verriegeltem bzw. angeschlossenem Zustand,

Fig. 6 in perspektivischer Darstellung das Ladefahrzeug mit Blick auf dessen hinteres Ende beim Anfahren in Rückwärtsrichtung gegen eine freistehende Palette zum Aufnehmen des Batteriekastens beim Entfernen vom Fahrzeug,

Fig. 7 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 6 mit angehobenem Batte riekasten zum Absetzen auf die Palette,

Fig. 8 eine ähnliche Darstellung wie in den Fig. 6 und 7 nach dem Absetzen des Batteriekastens auf die Palette,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung des Fahrzeugs, nachdem dieses aus der Stellung nach Fig. 8 zur Palette gewendet worden ist und mit seiner Ladevorrichtung die Palette mit dem Batteriekasten zum gemeinsamen Transport erfaßt hat, und

Fig. 10 ein elektrisches Schaltbild der Schaltung für den Betrieb des Fahrzeugs wahlweise mit der Haupt batterie oder einer kleineren Zusatzbatterie.

Das in den Fig. 1 bis 3 abgebildete Fahrzeug besteht aus einem vorderen Teil 10 und einem hinteren Teil 11, die gelenkig miteinander verbunden sind. Der vordere Fahrzeugteil 10 ist mit einem Rahmen versehen, der eine Ladevorrichtung 12 und ein Fahrmotorsystem 13 trägt und seinerseits von einer Vorderachse 14 mit Rädern 15 getragen ist, während der hintere Fahrzeugteil mit einem Führerhaus 16, einem Batteriekasten 17 und einer Hinterachse 18 mit Rädern 19 versehen ist.

Die Ladevorrichtung 12 umfaßt eine Ladeschaufel 20, die an einem Ausleger 21 angelenkt ist. Der Ausleger 21 ist in einer Vertikalebene um eine Schwenkachse 22 mittels zweier hydraulischer Hubzylinder 23 und 24 verschwenkbar. In der untersten Stellung ruht der Ausleger 21 auf einem nicht gezeigten Anschlag am Fahrzeugrahmen, wodurch die Schwenkachse 22 von der hohen Ladekraft entlastet wird, die beim Eindringen in das Haufwerk auftritt.

Am vorderen Ende des Auslegers 21 ist ein Gabelstück 25 befestigt, in welchem die Schaufel 20 mittels Lagern 26 kippbar gelagert ist. Die gegenseitigen Stellungen der Lagerungspunkte für die Schaufel, den Ausleger und die Brechzylinder 27 und 28 sind derart ausgewählt, daß die Schaufel 20 während des Anhebens parallel geführt wird; mit anderen Worten, die Winkelstellung der Schaufel 20 im Verhältnis zum Fahrzeug bleibt während des Anhebens konstant.

Das Fahrmotorsystem 13 enthält einen Gleichstrom-Reihen schlußmotor 29, an den die Vorderachse 14 und die Hinterachse 18 über ein Untersetzungsgetriebe 30 und eine vordere und eine hintere Antriebswelle 31 bzw. 32 angekuppelt sind. Die Vorderachse 14 enthält ein Ausgleichs getriebe 33 mit einer selbsttätigen Getriebesperre, die ein Maximum an Zugkraft gewährleistet, wenn der Reibungs koeffizient zur Sohle für die beiden Räder 15 verschieden ist. In die Radnaben 34 sind außerdem Planetengetriebe eingekapselt. Das Schwenklager zwischen dem vorderen Fahrzeugteil 10 und dem hinteren Fahrzeugteil 11 besteht aus einem oberen Lager 35 und einem unteren Lager 36, die eine gegenseitige Verschwenkung der Fahrzeugteile 10 und 11 in einer horizontalen Ebene gestatten. Um die Lagerkräfte klein zu halten, sind die beiden Lager 35, 36 in beträchtlichem Vertikalabstand zueinander angeordnet. Das Fahrzeug wird durch Relativverschwenkung der Teile 10 und 11 zueinander mittels zweier Hydraulikzylinder 37 und 38 gesteuert.

Der hintere Fahrzeugteil 11 hat ebenfalls einen Fahrzeug rahmen, in dessen rückwärtigen Abschnitt sich eine hydraulische Pumpeneinheit 39 mit zwei Hydraulikpumpen 40 und einem Antriebsmotor 41 für diese befindet. Der Antriebs motor 41 ist ein Gleichstrom-Nebenschlußmotor. Die Pumpen 40 versorgen die Lade- und Steuersysteme des Fahrzeugs mit Hydrauliköl. Ein Hydrauliköltank 42 befindet sich im vorderen Bereich des Fahrzeugrahmens, an dessen vorderer rechter Seite ein Steuerschrank 43 angebracht ist. Der Steuerschrank 43 enthält den größten Teil der elektrischen Ausrüstung zum Steuern des Fahrmotorsystems 13 und des Pumpenantriebmotors 41, und während des Ladens der im Batteriekasten 17 enthaltenen Batterien steht eine Zusatzbatterie 44 zur Verfügung, die in einer kastenförmi gen Halterung 25 an der vorderen linken Seite des Fahr zeugrahmens angeordnet ist. Die Hinterachse 18 mit den Rädern 19 ist unter dem hinteren Teil des Rahmens schwenkbar aufgehängt, wodurch die Achse 18 zur Verein fachung des Fahrens über rauhen Untergrund schwingen kann. Über diese Schwingaufhängung hinaus hat die Hinterachse 18 den gleichen Aufbau wie die Vorderachse 14. An der hinteren Antriebswelle 32 befindet sich eine Scheibenbremse 46, die zur Verwendung als Parkbremse oder Notbremse bestimmt ist. Die normale Bremsung beim Fahren wird durch Umschaltung des Fahrmotors als Generator mit sogenannter Regenerativbremsung erzielt, durch welche die Batterie wieder geladen wird.

Am Fahrzeugrahmen des hinteren Fahrzeugteils 11 ist ein Heberahmen 47 schwenkbar angelenkt, der zur Aufnahme des Batteriekastens 17 dient. Der Heberahmen 47 besteht aus zwei Längsholmen 48 und 49, die mittels zweier Lager 50 und 51 am Fahrzeugrahmen angelenkt sind. Die Lager 50 und 51 befinden sich vor der Hinterachse 18, so daß die Holme 48 und 49 genügend lang ausgebildet sein können, um dem Batteriekasten 17 eine geeignete Schwenkbewegung zu erteilen.

Auf die äußeren Endabschnitte der Holme 48, 49 ist eine Grundplatte 52 aufgeschweißt, die ein Auflager für den Batteriekasten 17 bildet. Der hintere Bereich 53 des verschwenkbaren Auflagers 52 ist keilförmig verjüngt ausgebildet, damit er sich besser in eine entsprechende Aussparung 54 einer Batteriepalette 55 (siehe Fig. 6) einführen läßt, die an späterer Stelle beschrieben wird. Der Heberahmen 47 ist mittels zweier paralleler Hydraulikzylinder 56 an hebbar, die zwischen jeweils einem Holm 48 bzw. 49 und dem Fahrzeugrahmen angeschlossen sind. Der Batteriekasten 17 besteht aus einem äußeren Gehäuse 58, das sechs Batterien 59 enthält, welche in Reihe geschaltet sind und eine Spannung von je 60 Volt abgeben. Das Gehäuse 58 bildet die äußere Begrenzung des Fahrzeugs, was bedeutet, daß Batterieausrüstungen verschiedener Typen und Größen ohne Änderung der übrigen Fahrzeugteile verwendet werden können.

Zwei am Fahrzeugrahmen angeordnete Verriegelungen 60 und 61 verriegeln den Batteriekasten selbsttätig mit dem Heberahmen 47, wenn dieser in seine Normalstellung abgesenkt wird, und entriegeln den Batteriekasten 17, wenn der Heberahmen 47 angehoben wird. Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, besteht jede Verriegelung aus einer Riegelstange 62, die in Löchern innerhalb zweier Flansche 63 und 64 am Heberahmen 47 verschieblich geführt ist. Zum Verriegeln greift die Riegelstange 62 in eine am Batteriekasten 17 angebrachte Falle 65. Die Verriegelungs bewegung wird durch Anheben des Heberahmens bewirkt, wodurch das eine Ende 66 der Riegelstange 62 beim Absenken des Heberahmens in Anlage gegen ein Betätigungsglied 67 am Fahrzeugrahmen gebracht wird, während das Entriegeln mittels einer Rückstellfeder 68 erfolgt, die zwischen der Riegelstange 62 und einem der Flansche 63, 64 einge spannt ist. Eine Steckdose 69 ist in einem Kompaktgehäuse 70 plaziert, das an den Batteriekastengehäuse 58 ange bracht ist, und ein in die Steckdose 69 passender Stecker 71 ist an dem Heberahmen 47 angebracht. Der Stecker 71 und die Steckdose 69 verbinden selbsttätig die im Batterie kasten 17 enthaltenen Batterien mit dem elektrischen System des Fahrzeugs, wenn der Batteriekasten 17 von der Palette 55 angehoben wird, und trennen die Batterien ab, wenn der Batteriekasten 10 auf die Palette 55 abgestellt wird.

An den beiden Seiten des Heberahmens 47 sind vorstehende Anschläge 57 ausgebildet, die bewirken, daß sich der Hebe rahmen 47 auf den Fahrzeugrahmen abstützt, wenn sich der Heberahmen 47 in abgesenkter Stellung (Fig. 5) befindet.

Mit handelsüblichen Batterien reicht die Batterieladung für eine Betriebszeit von etwa 4 Stunden aus. Dann muß die Batterie gegen eine aufgeladene Batterie ausgetauscht werden. Während der Austauschintervalle, in denen die Batterie abgeklemmt ist, wird die Niederspannungs- Zusatzbatterie 44 zum Verfahren und Betätigen des Fahr zeugs verwendet. Die Umschaltung zwischen den beiden Batterien ist anhand der Fig. 10 verdeutlicht. Die Hochspannungs-Batterie im Batteriekasten 17 ist an das Fahr- und Betätigungssystem 72 des Fahrzeugs über ein Steuergerät 73 mittels eines Schützes 74 anschließbar. In derselben Weise ist die Niederspannungs-Batterie 44 an das Fahr- und Betätigungssystem 72 über ein weiteres Schütz 75 anschließbar. Die Umschaltung der Schütze erfolgt mittels eines Umschalters 76 im Führerhaus 16. In der Stellung A des Umschalters 76 schließt das Schütz 75, und die Niederspannungs-Batterie 44 ist angeschlossen. In der Stellung B schließt das Schütz 74, und statt dessen ist die Hochspannungs-Batterie angeschlossen. Stellung 0 ist eine Neutralstellung. Die Schütze 74, 75 sind mit Relaiskontakten 77 bzw. 78 versehen, welche die Be tätigungsstromkreise eines jeden Schützes auftrennen, wenn das andere Schütz eingeschaltet ist. Diese Relais kontakte 77, 78 verhindern die gleichzeitige Einschaltung beider Batterien an das Fahr- und Betätigungssystem des Fahrzeugs, auch wenn eines der Schütze in Schließstellung hängenbleiben sollte. Die elektrische Hilfsausrüstung 79 des Fahrzeugs wie beispielsweise die Fahrzeugbeleuchtung ist ständig an die Niederspannungs-Batterie 44 angeschlossen.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist neben dem Fahrzeug eine freistehende Palette 55 vorgesehen, um den Batteriekasten 17 mit den entladenen Batterien aufzunehmen. Der obere Teil 80 der Palette 55 enthält eine Aussparung 54, durch welche der Hebelarm 47 mit dem keilförmig verjüngten hinteren Plattenteil 53 hindurchtreten kann, wenn der Batteriekasten 17 von der Palette 55 angehoben oder auf diese abgesetzt wird. Die Palette 55 hat ferner einen Bodenteil 81 zum Aufsetzen auf den Untergrund und einen Freiraum 82 zwischen dem Oberteil 80 und dem Bodenteil 81, in welchen die Unterkante der Schaufel 20 eingeführt werden kann, um die Palette 55 mit dem darauf abgestellten Batteriekasten 17 als Einheit, wie in Fig. 9 gezeigt, zu transportieren. Der Palette 55 ist außerdem ein (nicht gezeigtes) Ladegerät zugeordnet.

Das Austauschen der Batterie geschieht auf folgende Weise (siehe Fig. 6-8):

a) Das Fahrzeug wird nach rückwärts gegen eine freie Palette 55 verfahren, und der Batteriekasten 17 wird mit Hilfe des Heberahmens 47 angehoben. Während des Anhebens werden die Verriegelungen 60 und 61 gelöst. Der Heberahmen 47 wird dann mit dem keilförmig ver jüngten Plattenteil 53 in die Aussparung 54 im oberen Teil 80 der Palette 55 eingeführt, wobei der Batterie kasten 10 etwas oberhalb der Palette 55 gehalten wird.
b) Das Fahr- und Betätigungssystem des Fahrzeugs wird nun auf Betrieb durch die Niederspannungs-Batterie 44 geschaltet und der Batteriekasten 17 wird auf die Palette 55 abgesetzt, wobei der keilförmig verjüngte Plattenteil 53 des Heberahmens 47 durch die Aussparung 54 hindurchtritt. Dabei werden Stecker 71 und Steck dose 69 selbsttätig voneinander getrennt.
c) Das Ladegerät wird nun an die entladene Batterie ange schlossen und von einer anderen inzwischen aufgeladenen Batterie abgeklemmt, die sich auf einer benachbarten Palette gleicher Ausführung befindet.
d) Das Fahrzeug wird, von der Niederspannungsbatterie 44 getrieben, zu der anderen Palette 55 mit der geladenen Batterie verfahren und rückwärts gegen diese bewegt.
e) Die geladene Batterie wird mit Hilfe des Heberahmens 47 angehoben, wodurch Stecker 71 und Steckdose 69 von selbst wieder in Eingriff gelangen.
f) Das Fahrzeug wird nun auf Betrieb durch die Hoch spannungs-Batterie umgeschaltet und nach vorn bewegt, während gleichzeitig der Heberahmen 47 abgesenkt und der Batteriekasten 17 mit Hilfe der Verriegelungen 60 und 61 daran verriegelt wird.

Damit ist der Batteriewechsel vollzogen, und das Fahr zeug zum erneuten Einsatz bereit. Es ist zu beachten, daß Entfernung und Austausch der Batterie durch Betätigen des Fahrzeugs selbst erfolgen und keine weitere Person benötigt wird, um den Bedienungsmann des Fahrzeugs zu helfen.

Claims

1. Batteriebetriebenes Ladefahrzeug, insbesondere für den Bergbau, mit einer am vorderen Ende eines Fahrzeugrahmens angeordneten Ladevorrichtung sowie einem elektrischen Fahrmotor und einem von dem Fahrzeugrahmen getragenen und mittels einer Hebeeinrichtung davon abhebbaren Batteriekasten, gekennzeichnet durch horizontalachsige Lagermittel (50, 51) zur schwenkbaren Anlenkung der Hebeeinrichtung an dem Fahrzeugrahmen, einem Kraftantrieb (56) zwischen dem Fahrzeugrahmen und der Hebeeinrichtung zu deren Verschwenkung um die Lager mittel (50, 51) und einen einen Teil der Hebeeinrichtung bildenden Heberahmen (47), der sich vom Fahrgestell nach rückwärts erstreckt und ein bei Einschaltung des Kraft antriebs (56) verschwenkbares Auflager (52) für den Batteriekasten (17) bildet.

2. Ladefahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Fahrzeugrahmen von einem vorde ren und einem hinteren Räderpaar (15 bzw. 19) getragen ist, wobei die Lagermittel (50, 51) vor dem hinteren Räderpaar (19) angeordnet sind und der Heberahmen (47) sich von den Lagermitteln (50, 51) über die von dem hinteren Räderpaar (19) definierte Hinterachse (18) hinweg nach hinten erstreckt.

3. Ladefahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Heberahmen (47) zwischen einer oberen und einer unteren Stellung ver schwenkbar ist und Mittel (60, 61) zum Verriegeln des Batteriekastens (17) am Heberahmen (47) in der unteren Stellung und zum Entriegeln in der oberen Stellung als Folge der Schwenkbewegung zwischen den beiden Stellungen aufweist.

4. Ladefahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflager (52) für den Batteriekasten einen sich nach hinten erstreckenden keilförmigen Teil (53) aufweist.

5. Ladefahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in das Fahrzeug integrierte elektrische Kontaktvorrichtung (71) zum elektrischen Abtrennen des Batteriekastens (17) von dem fahrzeugseitigen Stromkreis einschließlich dem Fahr motor (13) beim Entfernen des Batteriekastens (17) vom Fahrzeug.

6. Ladefahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schalt einrichtung (74-78) zum Anschalten des Antriebs- und Betätigungssystems (72) des Fahrzeugs an eine Nieder spannungsbatterie (44) und dadurch zum Betreiben des Fahrzeugs, wenn der Batteriekasten (17) vom Fahrzeug entfernt ist.

7. Ladefahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die elektrische Hilfsausrüstung (79) des Fahrzeugs ständig an die Niederspannungsbatterie (44) angeschlossen ist.

8. Freistehende Palette für ein Ladefahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Aufnehmen des Batteriekastens, wenn dieser mittels der Hebeeinrichtung vom Fahrzeug entfernt wird, dadurch gekennzeich net, daß die Palette (55) im oberen Teil (80) eine Aussparung (54) zur Aufnahme der Hebeeinrichtung beim Absetzen oder Anheben des Batteriekastens (17) auf bzw. von der Palette (55) aufweist und daß die Palette (55) weiterhin derart ausgebildet ist, daß sie von der Lade vorrichtung (12) zum gemeinsamen Transport mit dem Batterie kasten (17) mit Hilfe des Fahrzeugs erfaßbar ist.

9. Palette nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß ihr ein Ladegerät zum Aufladen der im Batteriekasten (17) enthaltenen Batterien zuge ordnet ist.

10. Palette nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch selbsttätig wirkende Mittel zum Anschließen der Batterie an das Ladegerät beim Absetzen des Batteriekastens (17) auf der Palette (55).