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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Teleskopausleger, der insbesondere
an Fahrzeugkräne angebaut
werden kann, die einen drehbar und schwenkbar angebrachten Basisabschnitt
umfassen, in dem mehrere Teleskopabschnitte einfahrbar und ausfahrbar
angeordnet sind.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Solche
Teleskopausleger führen
im beladenen Zustand an ihrer vorderen Seite ein Heben aus, wobei
der Ausleger einer Biegebeanspruchung in den zwei Hauptachsen, d.
h. einer Zugbeanspruchung, die an der Oberseite des Auslegers vorhanden
ist, und einer Druckbeanspruchung, die an der Unterseite auftritt,
ausgesetzt ist. Infolge von Querkräften und einer exzentrischen
Belastung können auch
eine horizontale Durchbiegung und eine Verwindung auftreten.
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Konstrukteure
solcher Ausleger sind grundsätzlich
daran interessiert, den Querschnitt für derart belastete Teleskopabschnitte
optimal zu gestalten.
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Ein
solcher Querschnitt ist am einfachsten konstruieren, wenn die stärksten Beanspruchungen überall gleich
sind und der zulässigen
Beanspruchung nahe kommen. Diese Anforderungen sind beispielsweise
im Fall von dünnwandigen,
kreisförmigen Rohren
oder im Fall von rechteckigen Fachwerkstrukturen, wenn gleichmäßige Kräfte in verschiedenen
Richtungen wirken, erfüllt.
Falls ein Querschnitt beispielsweise in der vertikalen Richtung
stärker
als in der horizontalen Richtung belastet wird, wird ein optimaler
runder Querschnitt zu einer Ellipse und ein optimaler eckiger Querschnitt
zu einer rechtwinkligen Fachwerkstruktur, wobei die Querschnitte
in beiden Fällen
höher als
breiter sind.
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Im
Fall von Teleskopauslegern, die insbesondere an Fahrzeugkränen eingesetzt
werden, ist die Belastung bekannt, wobei es geeignet ist, den unteren
Abschnitt anders als den oberen Abschnitt zu gestalten, da die Stabilität des Ersteren
gefährdeter ist.
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Ein
Teleskopausleger der oben erwähnten Art
ist beispielsweise aus
EP
0 499 208 B1 bekannt. Der Querschnitt dieses Teleskopauslegers
besteht aus einem oberen Abschnitt, der eine halbkastenförmige Gestalt
aufweist, und einem unteren Abschnitt, der als Halbschale vollkommen
rund gestaltet ist und an die freien Schenkel des Letzteren angeschweißt ist.
Obwohl solche vollkommen runden unteren Abschnitte gute Eigenschaften
hinsichtlich des Lastangriffs und der Stabilität besitzen, erreichen sie nicht die
Steifigkeit, die durch rechtwinklige Fachwerkstrukturen geboten
wird, weshalb es häufig
erforderlich ist, zusätzliche,
die Stabilität
fördernde
Elemente wie etwa angeschweißte
Aussteifungen aufzunehmen, die einem Knicken entgegenwirken, oder
den Querschnitt etwas dicker auszulegen, was eine negative Auswirkung
auf das Gewicht des Auslegers insgesamt hat.
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Aus
EP 0 668 233 A1 ist
ein Auslegerabschnitt für
Kräne und
Kranfahrzeuge bekannt, bei dem die zwei oberen Schenkelabschnitte
des unteren Abschnitts, die an die Schenkel des oberen Abschnitt
angeschweißt
sind, als gerade Streifen gestaltet sind. Der restliche untere Abschnitt
besitzt eine gekrümmte
Schalenform. Außerdem
wird als Alternative vorgeschlagen, einen geraden Abschnitt an einem
anderen Punkt des unteren Abschnitts zu verwenden. Diese geraden
Streifenabschnitte erzeugen an ihren Kanten Querschnittsknickstellen
in dem Abschnitt. Infolge dieser Knickstellen nähern sich die Belastungseigenschaften
eines solchen Abschnitts wieder jenen einer rechtwinkligen Fachwerkstruktur und
kann die Steifigkeit erhöht
werden. Jedoch ist der Nachteil bei solchen Abschnittsentwürfen der,
dass vor allem wegen der verwendeten geraden Streifen die Lastangriffs-
und Stabilitätseigenschaften,
die bei gekrümmten
Abschnitten besonders günstig
sind, schlechter werden. Zu anderen sind zusätzliche Aussteifungen oder
größere Materialstärken erforderlich, die
in nachteiliger Weise das Gesamtgewicht des Auslegers jeweils erhöhen.
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Ein
Teleskopausleger gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist in
DE
92 10 902 U1 beschrieben.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Teleskopausleger zu
schaffen, der die oben erwähnten
Nachteile des Standes der Technik beseitigt. Insbesondere ist beabsichtigt,
einen Teleskopausleger zu definieren, der die guten Lastangriffs- und
Stabilitätseigenschaften
von gekrümmten
Abschnitten mit der höheren
Steifigkeit einer rechtwinkligen Fachwerkstruktur vereinigt und
folglich besonders leichtgewichtig gebaut werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Teleskopausleger und einen Kran gelöst, die
den Teleskopausleger gemäß den hierzu
beigefügten
unabhängigen
Ansprüchen
umfassen. Die abhängigen Ansprüche definieren
vorteilhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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Erfindungsgemäß weisen
der Basisabschnitt und/oder die Teleskopabschnitte einen unteren
Abschnitt auf, der aus mehreren Mantel- bzw. Schalensegmenten besteht,
die an Knickkanten aneinander stoßen, wobei jedes Mantelsegment
eine nach außen
gekrümmte
Form besitzt.
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Infolge
dieser Konfiguration des unteren Abschnitts sind die guten Lastangriffs-
und Stabilitätseigenschaften
der gekrümmten
Schalen mit der hohen Steifigkeit von Fachwerkstrukturen vereinigt.
Infolge der sich ergebenden Knickstellen an den Kanten der Mantelsegmente
kann das Knickverhalten verbessert werden. Die Form der einzelnen
Mantelsegmente, wovon jedes nach außen gekrümmt ist, verbessert insbesondere
die Lastangriffseigenschaften. Eine weitere vorteilhafte Auswirkung
der gekrümmten Mantelsegmente
ist der, dass wegen dieser Form mehr Material des Querschnitts,
vor allem der Knickpunkte, eine größere Beabstandung von der Achse durch
ihren Schwerpunkt erfahren, was wiederum die Steifigkeit und die
Stabilität
des Abschnitts erhöht.
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Demgemäß ist die
Knickfestigkeit des erfindungsgemäßen Teleskopauslegers in Bezug
auf den Querschnitt herkömmlicher
Abschnitte höher.
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Vorzugsweise
sind der obere Abschnitt und der untere Abschnitt eines Teleskopauslegers
gemäß der vorliegenden
Erfindung an ihren benachbarten Schenkeln miteinander verschweißt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Teleskopauslegers
sind die gekrümmten
Mantelsegmente bogenförmig
gestaltet. Eine solche, einem Bogen angenäherte Form weist gute Lastangriffseigenschaften
auf. Um Mantelsegmente herzustellen, die die Krümmung eines Kreisbogens in
verschiedenen Formen, z. B. einer Schildform, aufweisen, können die
kreisbogenförmigen Mantelsegmente
Radien besitzen, die sich voneinander unterscheiden, wobei symmetrische
Abschnitte durch kreisbogenförmige
Mantelsegmente gefertigt sind, wovon jedes denselben Radius besitzt
und in Bezug auf eine vertikale Ebene durch die Mittellinie in Längsrichtung
spiegelbildlich angeordnet ist.
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Der
untere Abschnitt eines Teleskopauslegers gemäß der vorliegenden Erfindung
besteht aus wenigstens zwei gekrümmten
Mantelsegmenten. Die Anzahl der verwendeten Mantelsegmente hängt zum einen
von der gewünschten
Form des Auslegers und zum anderen von den erwarteten Belastungsfällen ab.
Verzugsweise können
drei, vier oder mehr Mantelsegmente verwendet werden, wobei beispielsweise
beim Gestalten einer Schildform vier gekrümmte Mantelsegmente vorgesehen
sind.
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Teleskopausleger
gemäß der vorliegenden Erfindung
umfassen Verschiebungsmittel für
die Teleskopabschnitte, die, vom betreffenden Fall abhängig, Hydraulikkolben-/Hydraulikzylinder-Mechanismen
oder übersetzte
Seileinheiten sein können.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung weist der Teleskopabschnitt einen unteren Abschnitt
auf, der wenigstens zwei aneinander grenzende Mantelsegmente besitzt,
wobei jedes Mantelsegment eine nach außen gekrümmte Form besitzt, während der
Basisabschnitt einen unteren Abschnitt aufweist, der durch wenigstens
ein ebenes Segment gebildet ist. Verzugsweise weist der Basisabschnitt fünf ebene
Segmente auf, die in Bezug auf die vertikale Achse des Auslegers
symmetrisch angeordnet sind und ein unteres Segment, zwei stumpfwinklige Segmente,
die an jede Seitenkante des horizontalen Segments angrenzen, und
zwei vertikal angeordnete Segmente, die jedes der stumpfwinkligen
Segmente mit den unteren Kanten des oberen halbkastenförmigen Abschnittsteils
verbinden, umfassen. Optional weist der obere halbkastenförmige Abschnitt und/oder
der Basisabschnitt Knickversteifer auf.
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Die
oben erwähnte
Konstruktion bietet in Verbindung mit der Gesamtstabilität und den
Belastungseigenschaften des Auslegers weitere Vorteile. Der Basisabschnitt
kann mit ebenen Teilstücken
gebaut sein und folglich eine genau definierte Steifigkeit besitzen,
obwohl die Struktur, den Basisabschnitt betreffend, einen sogar
größeren Abstand
des Querschnitts von der Achse erzielt. Folglich kann das Trägheitsmoment,
den Basisabschnitt betreffend, in horizontaler und in vertikaler
Richtung höher
sein kann, ohne die Dicke und das Gewicht des Materials erhöhen zu müssen. Außerdem leidet
der Basisabschnitt an seinem Außenumfang
nicht so stark an Raummangel wie die inneren Teleskopausleger. An den
ebenen äußeren Oberflächen des
Basisabschnitts können
ohne weiteres Knickversteifer vorgesehen sein, wodurch seine Steifigkeit
weiter zunimmt.
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Der
weitere Umfang der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung wird
aus der im Folgenden gegebenen genauen Beschreibung deutlich. Jedoch sind
die genaue Beschreibung und die spezifischen Beispiele bei der Angabe
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung selbstverständlich
lediglich zur Veranschaulichung gegeben, da Fachleuten anhand dieser
genauen Beschreibung verschiedene Änderungen und Abwandlungen,
die dem Leitgedanken der Erfindung entsprechen und in deren Umfang
liegen, offenbar werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
Erfindung wird nun anhand beispielhafter Ausführungsformen erläutert, wobei
Bezug genommen wird auf die beiliegenden Figuren, worin:
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1 einen
Querschnitt durch einen Teleskopabschnitt eines Teleskopauslegers
gemäß der Erfindung
zeigt;
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2 einen
Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Teleskopausleger mit einem
Basisabschnitt und fünf
Teleskopabschnitten in dem teleskopierten Zustand zeigt;
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3 eine
kombinierte Ansicht von verschiedenen Teleskopabschnitt-Querschnitten
ist, wobei ein Abschnitt gemäß der Erfindung
drei gekrümmte
Mantelsegmente in dem unteren Abschnittsteil aufweist;
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4 eine
Seitenansicht eines Krans ist, der einen Teleskopausleger mit dem
in 2 gezeigten Querschnitt enthält; und
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5 einen
Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Teleskopausleger, der einen
Basisabschnitt mit fünf
ebenen Segmenten besitzt, zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Der
in 1 gezeigte Querschnitt gibt einen Teleskopabschnitt
wieder, der insgesamt durch das Bezugszeichen 1 gekennzeichnet
ist. Der Teleskopabschnitt 1 besteht aus einem oberen halbkastenförmigen Abschnitt 2 und
einem mit diesem durch seine gerade nach unten verlaufenden Beine
verbundenen unteren Abschnitt 3. Von besonderem Interesse
in 1 ist die erfindungsgemäße Konfiguration des unteren
Abschnitts 3. Der untere Abschnitt 3 ist aus vier
gekrümmten
Mantelsegmenten 4, 5, 6 und 7 gebildet,
die, wie gezeigt ist, in Bezug auf eine vertikale Ebene durch die
Längsachse
symmetrisch ist. Jeder der Abschnitte 4 und 7 oder 5 und 6 besitzen spiegelbildlich
gesehen dieselbe Form. In dieser beispielhaften Ausführungsform
sind die Abschnitte 4–7 in
Form eines Kreisbogens gekrümmt.
wobei die Abschnitte 4 und 7 jeweils den angegebenen
kleineren Radius R1 besitzen, während
die Abschnitte 5 und 6 jeweils den angegebenen
größeren Radius
R2 besitzen. An den Verbindungskanten der Mantelsegmente 4, 5, 6 und 7 schneiden
in jedem Fall die imaginären Tangenten,
die aufeinander auftreffen, die Kreisbögen in einem stumpfen Winkel,
wobei an den Segmentgrenzen Knickkanten ausgebildet sind.
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Die
oben erwähnten
Knickkanten verleihen dem unteren Abschnitt 3, der beim
Betrieb des Krans Druck- und Torsionsbelastungen unterworfen ist,
mit Stabilitätseigenschaften,
die hinsichtlich der Steifigkeit nur von Strukturen mit Fachwerkabschnitten
erreicht werden.
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Im
unteren Abschnitt 3 kommen keine geraden Mantelsegmente
vor. Die gekrümmten
Segmente 4, 5, 6 und 7 schließen jeweils
den Vorteil von gebogenen Abschnittsteilstücken solcher Ausleger bezüglich, wie
bereits erwähnt
worden ist, günstiger
Eigenschaften beim Angriff von Kräften, der Knickfestigkeit und
einer Verschiebung der Querschnittskonturen nach außen und
weg von der Schwerpunktsachse des Abschnitts, was eine ähnlich günstige Auswirkung
auf die Stabilität
hat.
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An
den Verbindungskanten des oberen Abschnitts 2 und des unteren
Abschnitts 3 mit den Außenkanten der Segmente 4 und 7 sind
die beiden Abschnitte miteinander verbunden; dies ist insbesondere
durch Schweißen
erfolgt.
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Ein
Teleskopausleger, der gemäß der Ausführungsform,
wie sie aus 1 hervorgeht, konfiguriert ist,
kann wegen seiner günstigen
Steifigkeits- und Stabili tätseigenschaften
und seiner geringen Neigung im Vergleich zu Konfigurationen des
Standes der Technik, im Druckbelastungsbereich zu knicken, mit einer
geringeren Materialdicke gefertigt werden. Es besteht praktisch
kein Bedarf an Mitteln, die die Stabilität fördern, wie etwa die Verwendung von
angeschweißten
Knotenblechen und Aussteifungen, um dem Knicken entgegenzuwirken.
Dies ist insofern besonders vorteilhaft, dass ein leichgewichtiger
Ausleger gefertigt werden kann.
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4 zeigt
einen Kran 20 mit einem eingefahrenen Teleskopausleger 22 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Ein Ende des Teleskopauslegers 22 ist an einem
Drehtisch 24 angebracht, der seinerseits an dem Oberbau 21 des
Krans 20 angebracht ist. Ein Hebezylinder 26 hebt
und senkt den Teleskopausleger 22. Der Teleskopausleger 22 umfasst
einen Basisteil oder -abschnitt 8 und fünf Teleskopteile oder -abschnitte 1,
die teleskopartig ineinander geschoben sind. Ein Verschiebungsmechanismus 28 fährt die
fünf Teleskopabschnitte 1 ein
und aus. Konkret kann der Verschiebungsmechanismus 28 wohlbekannten
Hydraulikkolben-/Hydraulikzylinder-Einheiten und übersetzten Seileinheiten entsprechen.
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2 zeigt
einen Querschnitt längs
der Linie II–II
des in 4 gezeigten Teleskopauslegers 22. Bei
dieser Konfiguration entsprechen sowohl der Basisabschnitt 8 als
auch die fünf
Teleskopabschnitte 1 jenen der in 1 gezeigten
Ausführungsform.
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Insbesondere
geht aus 2 hervor, dass die enge Anordnung
der teleskopartig ineinander geschobenen Teleskopabschnitt 1 für Ausleger
dieser Art eine kompaktere Konstruktion erlaubt. Die Teleskopabschnitte 1 und
der Basisabschnitt 8, die drehbar und schwenkbar an einem
Fahrzeug angebracht sein können,
sind insbesondere aus den oben erwähnten Gründen, dass Versteifungsmittel
wie etwa angeschweißte
Aussteifungen, um dem Knicken entgegenzuwirken, entfallen können und
von einer dünnen
Wandstärke
Gebrauch gemacht werden kann, was zu einem stabilen, leichtgewichtigen
Teleskopausleger führt,
mit einem solchen geringen Abstand voneinander teleskopierbar.
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Obwohl 2 den
Basisabschnitt 8 und alle fünf Teleskopabschnitte 1 mit
einem Querschnitt gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt sind, wofür 1 als
Beispiel dient, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anordnung
begrenzt. Beispielsweise bräuchte
nur der Basisabschnitt 8 oder nur einer der fünf Teleskopabschnitte 1 den
Querschnitt gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweisen. Somit weist wenigstens einer der aus dem Basisabschnitt 8 und den
Teleskopab schnitten 1 bestehenden Abschnitte den erfindungsgemäßen Querschnitt
auf.
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3 zeigt
schließlich
eine kombinierte Ansicht von Abschnittsformen zusammen mit einer Querschnittsdarstellung
eines Teleskopabschnitts 9 gemäß der Erfindung, der die gekrümmten Mantelsegmente 10, 11 und 12,
die den unteren Abschnitt bilden, enthält.
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Der
Extremfall eines rein bogenförmigen
unteren Abschnitts als Halbellipse ist durch die gestrichelte Linie 14 angegeben.
Wie bereits erwähnt
worden ist, besitzt diese elliptische Form, obwohl sie die besten
Eigenschaften hinsichtlich des Angriffs von Kräften aufweist, die Fachwerkstrukturen
eigenen Schwächen
hinsichtlich der Steifigkeit. Die rechtwinklige Fachwerkstruktur
ist in 3 durch die strichpunktierten Linien 13 ebenfalls
gezeigt. Wie bereits erwähnt
worden ist, besitzen solche Konfigurationen, obwohl sie eine gute
Steifigkeit aufweisen, Nachteile hinsichtlich des Angriffs von Kräften.
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Das
Bezugszeichen 15 in 3 kennzeichnet
eine Abschnittsform, die an den unteren Außenkanten Abschrägungen aufweist.
Obwohl diese Konfiguration einen Kompromiss zwischen der "Fachwerkstruktur" und dem elliptischen
System darstellt, treten jedoch wegen der geraden Segmente auch hier
noch Problemen hinsichtlich des Angriffs von Kräften auf.
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Der
Auslegerabschnitt gemäß der Erfindung, der
in 3 durch das Bezugszeichen 9 gekennzeichnet
ist, kombiniert die positiven Kraftangriffseigenschaften der Bogenform
mit der Steifigkeit von Fachwerkstrukturen. Die in diesem Fall gezeigte Ausführungsform
umfasst drei gekrümmte
Mantelsegmente 10, 11, 12 in der Form
eines Kreisbogens, wobei alle drei Kreisbögen den angegebenen Radius R1
haben. Im Vergleich zu der in 1 gezeigten Ausführungsform
stellt in dieser Ausführungsform eine
im Wesentlichen ebene Kontur den untersten Punkt des Abschnitts
dar. Auch hier bestehen die oben erwähnten Vorteile hinsichtlich
des Kraftangriffs, der Steifigkeit, der Knickfestigkeit und der
Stabilität,
die Ausleger gemäß der Erfindung
im Vergleich zu jenen des Standes der Technik charakterisieren.
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Der
Querschnitt in 5 zeigt einen Teleskopausleger
gemäß einer
speziellen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Obwohl die Teleskopabschnitte 31 eine
Form besitzen, die jener der in 3 gezeigten
Teleskopabschnitte 9 entsprechen, umfasst der Basisabschnitt 38 fünf ebene
Segmente 33, 34, 35, 36 und 37,
die in Bezug auf die vertikale Achse des Auslegers symmetrisch angeordnet
sind. Der Basisabschnitt 38 umfasst ein unteres horizontales
Segment 35, zwei stumpfwinklige Segmente 34, 36,
die an jede Seitenkante des horizontalen Segments 35 angrenzen,
und zwei vertikal angeordnete Segmente 33, 37,
die jedes der stumpfwinkligen Segmente 34, 36 mit
den unteren Kanten des oberen halbkastenförmigen Abschnittsteils 32 verbinden.
An jedem vertikalen Schenkel des oberen halbkastenförmigen Abschnittsteils 32 sind
Knickversteifer 39 vorgesehen.
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Der
so entworfene Basisabschnitt besitzt eine genau definierte Steifigkeit
und erreicht einen großen
Abstand des Querschnitts zur Achse. Das Trägheitsmoment ist für den Basisabschnitt
in horizontaler und vertikaler Richtung höher. Außerdem erhöhen die Knickversteifer 39 nochmals
seine Stabilität.