DE9204575U1

DE9204575U1 - Hoist for working equipment on loading vehicles

Info

Publication number: DE9204575U1
Application number: DE9204575U
Authority: DE
Original assignee: O&K Orenstein and Koppel GmbH
Current assignee: CNH Industrial Baumaschinen GmbH
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1993-07-29
Anticipated expiration: 2002-04-04

Description

Hoist for working equipment on loading vehicles

Die Neuerung betrifft ein Hubwerk mit Z-Kinematik für Arbeitsgeräte an Ladefahrzeugen und insbesondere für Ladeschaufeln, Traggabeln, Holzzangen oder dgl. an Radladern nach dem Oberbegriff desnspruches 1.The innovation relates to a lifting mechanism with Z-kinematics for working equipment on loading vehicles and in particular for loading shovels, carrying forks, wood tongs or the like on wheel loaders according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Hubwerk ist aus der WO 90/06403 bekannt. Mit seinem fahrzeugseitigen, am Fahrzeugrahmen angelenkten Hubrahmen, seinem an einer Quertraverse des Hubrahmens angelenkten und relativ zu diesem verschwenkbaren Kipphebel, seinen vorderseitigen Schwingen zur Befestigung des Arbeitsgerätes, seinem Kippzylinder und seiner Koppelstange bildet dieses Hubwerk eine Z-Kinematik. Dies bedeutet, daß in einer definierten Stellung des Arbeitsgerätes - also beispielsweise in der horizontalen Neutralstellung einer Traggabel oder in der ca. um + 25° gegenüber der Horizontalen angekippten Neutralstellung einer Ladeschaufel - sich dessen absolute Raumwinkel lage beim Anheben und Absenken des Hubwerkes nicht oder nur unwesentlich in beabsichtigter Weise ändert. Diese Forderung kann beispielsweise dadurch erfüllt werden, daß die beiden durch die gegenseitige Anlenkung der einzelnen Hubwerk-Bauteile geschaffenen Gelenkvierecke jeweils als Parallelogramm ausgebildet sind. Bei dieser Ausbildung ergeben sich jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich der räumlichen Gegebenheiten etwa im Hinblick auf die Anlenkung des Hubwerkes am Fahrzeugrahmen und die Optimierung der Sichtverhältnisse.Such a lifting mechanism is known from WO 90/06403. With its vehicle-side lifting frame, hinged to the vehicle frame, its tilting lever hinged to a crossbar of the lifting frame and pivotable relative to it, its front-side swing arms for fastening the implement, its tilting cylinder and its coupling rod, this lifting mechanism forms a Z-kinematics. This means that in a defined position of the implement - for example in the horizontal neutral position of a carrying fork or in the neutral position of a loading shovel tilted by approx. + 25° relative to the horizontal - its absolute solid angle position does not change or only changes insignificantly in the intended manner when the lifting mechanism is raised and lowered. This requirement can be met, for example, by the two four-bar linkages created by the mutual articulation of the individual lifting mechanism components each being designed as parallelograms. However, this design presents difficulties with regard to the spatial conditions, for example with regard to the linkage of the lifting gear to the vehicle frame and the optimization of visibility.

Diese Schwierigkeiten können zum Teil umgangen werden, indem zumindest zwei gleiche oder im geometrischen Sinne ähnliche Gelenkvierecke verwendet werden, wie dies angenähert bei dem Hubwerk gemäß der eingangs genannten Druckschrift der Fall ist.These difficulties can be partially avoided by using at least two identical or geometrically similar four-bar linkages, as is approximately the case with the lifting mechanism according to the publication mentioned at the beginning.

Bei einem solchen Hubwerk kann der Kipphebel ausgehend von einer bestimmten Stellung des Hubrahmens in einem beliebigen Winkel zur arbeitsgeräteseitigen Schwinge des vorderen Gelenkvierecks angeordnet sein. Letztere ist definitionsgemäß parallel zur Schwinge des hinteren Gelenkvierecks am fahrzeugseitigen Ende des Hubrahmens, die von der Verbindungslinie der Anlenkpunkte des Hubrahmens und der unteren Koppel des hinteren, fahrzeugseitigen Gelenkviereckes gebildet wird.In such a lifting mechanism, the rocker arm can be positioned at any angle to the swing arm of the front four-bar linkage on the implement side, starting from a specific position of the lifting frame. The latter is, by definition, parallel to the swing arm of the rear four-bar linkage on the vehicle-side end of the lifting frame, which is formed by the connecting line between the articulation points of the lifting frame and the lower coupling of the rear, vehicle-side four-bar linkage.

Der Kippzylinder ist mit seiner Kolbenstange am freien Ende des unteren Hebelarms des Kipphebels und andererseits mit seinem Zylindergehäuse amThe tilt cylinder is connected with its piston rod to the free end of the lower lever arm of the tilt lever and with its cylinder housing to the

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Fahrzeugrahmen angelenkt. Zwischen dem freien Ende des oberen Hebelarmes des Kipphebels und der arbeitsgeräteseitigen Schwinge ist eine Koppelstange gelenkig eingesetzt. Es ist darauf hinzuweisen, daß zwischen dem arbeitsgeräteseitigen Ende der Koppelstange und der Schwinge ein Hilfsgelenkviereck bestehend aus einem kurzen, doppelärmigen Kopplungshebel und einer dessen Drehpunkt abstützenden, ihrerseits am Hubrahmen angelenkten Hilfsschwinge eingesetzt ist.Vehicle frame hinged. A coupling rod is inserted in an articulated manner between the free end of the upper lever arm of the rocker arm and the swing arm on the implement side. It should be noted that an auxiliary four-bar linkage consisting of a short, double-armed coupling lever and an auxiliary swing arm supporting its pivot point, which in turn is hinged to the lifting frame, is inserted between the implement side end of the coupling rod and the swing arm.

The known lifting mechanism according to WO 90/06403 has several disadvantages:

Der Kipphebel ist in der vorstehend erwähnten Neutral stellung des Arbeitsgerätes etwa vertikal ausgerichtet, so daß er bei abgesenktem Hubrahmen einen Winkel von ca. 35° bis 55° zu diesem einnimmt.In the above-mentioned neutral position of the implement, the tilt lever is aligned approximately vertically, so that when the lifting frame is lowered, it forms an angle of approximately 35° to 55° to the latter.

Aufgrund dieser Winkel anordnung und des relativ großen Drehwinkels des Kipphebels bezüglich der Hubrahmenachse beim Verschwenken des Hubrahmens aus der unteren in die obere Endstellung kann das Arbeitsgerät in der unteren Hubrahmenstellung im angekippten Zustand und in der oberen Hubrahmenstellung im ausgekippten Zustand nur dann mit der gewünschten Reißkraft beaufschlagt werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß aufgrund der gegenseitigen Winkelstellung des Kipphebels und des Hubrahmens die Wirklinie der Kippzylinder-Kraft nur einen geringen Abstand vom Anlenkpunkt des Kipphebels an der Hubrahmentraverse hat.Due to this angular arrangement and the relatively large angle of rotation of the tilt lever in relation to the lifting frame axis when the lifting frame is swiveled from the lower to the upper end position, the work tool can only be subjected to the desired tearing force in the lower lifting frame position in the tilted state and in the upper lifting frame position in the tilted state. The reason for this is that due to the mutual angular position of the tilt lever and the lifting frame, the line of action of the tilt cylinder force is only a short distance from the pivot point of the tilt lever on the lifting frame cross member.

Gerade in kritischen Zuständen des Hubwerkes, also z.B. beim Auskippen des Arbeitsgerätes in angehobener Hubrahmenstellung und beim Ankippen des Arbeitsgerätes bei abgesenkter Hubrahmenstellung sind jedoch möglichst große Reißkräfte erforderlich. So wirkt beispielsweise im Falle einer Holzzange ein besonders hohes Drehmoment auf die Zange, wenn die Ladung in Form von Holzstämmen bei angehobenem Hubwerk ausgekippt wird. Um hier ein möglichst feinfühliges Ablegen der Ladung beispielsweise auf einem Holztransporter zu ermöglichen, sollte beim Auskippen ein möglichst hohes Gegenmoment in Form der vom Kippzylinder aufzubringenden Reißkraft zur Verfügung stehen.However, particularly in critical conditions of the lifting gear, e.g. when tipping out the implement with the lifting frame raised and when tipping the implement with the lifting frame lowered, the greatest possible tearing forces are required. For example, in the case of a log grab, a particularly high torque acts on the grab when the load in the form of logs is tipped out with the lifting gear raised. In order to enable the load to be placed as sensitively as possible, for example on a log transporter, the highest possible counter torque in the form of the tearing force applied by the tipping cylinder should be available when tipping out.

Am Beispiel einer Ladeschaufel ist erkennbar, daß beim Ankippen in der unteren Hubrahmenstellung ebenfalls ein möglichst hohes Drehmoment zurThe example of a loading shovel shows that when tipping in the lower lifting frame position, the highest possible torque is also required for

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Verfügung stehen soll, da bei dieser Bewegung das Material aus der Lagerstätte gelöst werden muß.should be available, since this movement requires the material to be released from the deposit.

Zur Verbesserung der Drehmomentverhältnisse ist bei dem bekannten Hubwerk das bereits angesprochene Hilfsgelenkviereck vorgesehen. Trotzdem sind die Reißkraftverhältnisse weiter verbesserungsbedürftig.To improve the torque ratios, the already mentioned auxiliary four-bar linkage is provided for the known lifting mechanism. Nevertheless, the tearing force ratios still need to be improved.

Weiterhin ist bei dem bekannten Hubwerk von Nachteil, daß der doppelarmige Kipphebel einen oberen Hebelarm aufweist, der mehr als doppelt so lang wie der untere Hebelarm ist. Damit ragt der Kipphebel sehr weit nach oben aus und behindert erheblich die Sicht des Fahrzeugführers auf das Arbeitsgerät. Another disadvantage of the known lifting mechanism is that the double-armed rocker arm has an upper lever arm that is more than twice as long as the lower lever arm. This means that the rocker arm extends very far upwards and significantly obstructs the driver's view of the work equipment.

Die ungleichen Hebelverhältnisse haben auch zur Folge, daß eine Übersetzung der inneren Kräfte im Hubwerk stattfindet, so daß zur Erzeugung einer bestimmten Reißkraft am Arbeitsgerät aufgrund der Anordnung des Kippzylinders am kürzeren Hebelarm dieser erheblich leistungsstärker dimensioniert sein muß, als dies bei einem gleicharmigen Kipphebel der Fall wäre. Aufgrund der vorgenannten Übersetzung müssen auch die einzelnen Bauteile des Hubwerkes und die Gelenkverbindungen zwischen diesen im Bereich des kürzeren Hebelarmes stärker dimensioniert sein.The unequal lever ratios also mean that the internal forces in the lifting gear are translated, so that in order to generate a certain tearing force on the implement, the tilt cylinder must be designed to be significantly more powerful than would be the case with a tilt lever with the same arm. Due to the aforementioned translation, the individual components of the lifting gear and the joints between them in the area of the shorter lever arm must also be designed to be stronger.

Ausgehend von den geschilderten Nachteilen des St.d.T. liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde, ein Hubwerk für Arbeitsgeräte an Ladefahrzeugen der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß die Reißkräfte in den geschilderten kritischen Zuständen erhöht werden und gleichzeitig eine Verbesserung der Sichtverhältnisse für den Fahrer des Ladefahrzeuges erzielt wird.Based on the described disadvantages of the standard, the innovation is based on the task of further developing a lifting mechanism for working equipment on loading vehicles of the generic type in such a way that the tearing forces are increased in the described critical conditions and at the same time an improvement in the visibility for the driver of the loading vehicle is achieved.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This problem is solved by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Tragendes Merkmal dabei ist, daß der Kipphebel bei abgesenktem Hubwerk in einem spitzen Winkel von kleiner als 25° zur Hubrahmenachse mit einer zum Fahrzeugrahmen hin geneigten Stellung angeordnet ist. Unter der Hubrahmenachse ist dabei die Verbindungsgerade zwischen den fahrzeugseitigen Anlenkungspunkten der Hubarme und den arbeitsgeräteseitigen Anlenkungs-The key feature here is that the tilting lever is arranged at an acute angle of less than 25° to the lifting frame axis with a position inclined towards the vehicle frame when the lifting gear is lowered. Under the lifting frame axis, the connecting line between the vehicle-side articulation points of the lifting arms and the attachment-side articulation points is

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punkten der vorderen Schwingen zu verstehen. Im Vergleich zum bekannten Hubwerk ist der Kipphebel in einem erheblich kleineren Winkel zur Hubrahmenachse angeordnet. Dieses "Flachlegen" des Kipphebels bringt einerseits eine erhebliche Verbesserung der Reißkräfte in den vorstehend geschilderten kritischen Zuständen. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird in diesem Zusammenhang auf das Ausführungsbeispiel verwiesen, wo die Reißkraftverhältnisse eingehend beschrieben sind. Andererseits wird das Hubwerk durch das "Flachlegen" des Kipphebels insgesamt flacher, es stört damit kein aufragender Kipphebel und die Sichtverhältnisse auf das Arbeitsgerät werden erheblich verbessert. Weiterhin wird durch die Anordnung des Kippzylinders zwischen dem freien Ende des oberen Hebelarmes des Kipphebels und der arbeitsgeräteseitigen Schwinge die Möglichkeit geschaffen, den Kipphebel gleicharmig auszubilden, wie dies in Anspruch 3 angegeben ist.points of the front rockers. Compared to the known lifting mechanism, the rocker arm is arranged at a considerably smaller angle to the lifting frame axis. On the one hand, this "flattening" of the rocker arm brings about a considerable improvement in the tearing forces in the critical conditions described above. To avoid repetition, reference is made in this context to the exemplary embodiment, where the tearing force ratios are described in detail. On the other hand, the lifting mechanism becomes flatter overall by "flattening" the rocker arm, so there is no protruding rocker arm to interfere and the visibility of the implement is considerably improved. Furthermore, the arrangement of the tilting cylinder between the free end of the upper lever arm of the rocker arm and the implement-side rocker arm creates the possibility of designing the rocker arm with equal arms, as stated in claim 3.

Dies beruht insbesondere darauf, daß der Kippzylinder nicht mehr wie beim St.d.T. in dem beengten Raumbereich zwischen dem unteren Hebelarm des Kipphebels und dem Fahrzeugrahmen angeordnet ist. Überdies bleibt der Kipphebel dadurch beim Betätigen des Kippzylinders ortsfest und schwingt daher nicht mit seinem unteren Hebelarm gegen den Vorderrahmen. Damit kann der untere Hebelarm des Kipphebels länger und insbesondere gleichlang wie der obere Hebelarm ausgebildet sein. Dies wiederum bringt den Vorteil, daß die Koppel Stangenkraft vom Kipphebel zum Fahrzeugrahmen in allen Hubrahmenstellungen in der Größenordnung der Kippzylinderkraft bleibt. Damit ergeben sich keine Erhöhungen der inneren Kräfte des Systems, wie es bei dem bekannten Hubwerk der Fall ist. Dadurch können die die Kippzylinderkräfte auf den Fahrzeugrahmen übertragenden Bauteile des Hubwerkes einschließlich der Lagerstellen schwächer dimensioniert werden.This is due in particular to the fact that the tilt cylinder is no longer located in the confined space between the lower lever arm of the tilt lever and the vehicle frame, as is the case with the standard model. In addition, the tilt lever remains stationary when the tilt cylinder is operated and therefore does not swing against the front frame with its lower lever arm. This means that the lower lever arm of the tilt lever can be longer and in particular the same length as the upper lever arm. This in turn has the advantage that the coupling rod force from the tilt lever to the vehicle frame remains in the order of magnitude of the tilt cylinder force in all lifting frame positions. This means that there is no increase in the internal forces of the system, as is the case with the known lifting gear. This means that the components of the lifting gear that transfer the tilt cylinder forces to the vehicle frame, including the bearing points, can be made weaker.

Anspruch 2 kennzeichnet einen vorteilhaften Bereich für den Winkel zwischen dem Kipphebel und der Hubrahmenachse bei abgesenktem Hubwerk.Claim 2 characterizes an advantageous range for the angle between the rocker arm and the lifting frame axis when the lifting mechanism is lowered.

Die im Anspruch 4 angegebene Maßnahme gewährleistet, daß das Arbeitsgerät über den gesamten Hubbereich des Hubrahmens parallel geführt wird.The measure specified in claim 4 ensures that the working device is guided parallel over the entire lifting range of the lifting frame.

Anspruch 5 kennzeichnet eine vorteilhafte Weiterbildung des Neuerungsgegenstandes, bei der die Reißkräfte in den geschilderten kritischen Zuständen weiter verbessert werden.Claim 5 characterizes an advantageous further development of the innovated object, in which the tearing forces in the critical conditions described are further improved.

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Zusammenfassend bildet das neuerungsgemäße Hubwerk durch die Ausgestaltung und gegenseitige Zuordnung der Hubarme, des Kipphebels, der Koppelstange, des Kippzylinders und der arbeitsgeräteseitigen Schwinge in Seitenansicht zwei spiegelgleiche - oder bei vorhandenem Hilfsgelenkviereck zumindest angenähert spiegelgleiche - Gelenkvierecke, bei denen durch die gegenseitig parallele Anordnung der arbeitsgeräteseitigen Schwingen und der Verbindungsgeraden der Anlenkpunkte des Hubrahmens und der Koppelstange eine Parallel verschiebung des Arbeitsgerätes gewährleistet ist.In summary, the new lifting mechanism forms two mirror-image four-bar linkages - or at least approximately mirror-image four-bar linkages if an auxiliary four-bar linkage is present - through the design and mutual allocation of the lifting arms, the tilting lever, the coupling rod, the tilting cylinder and the swing arm on the implement side in side view, in which a parallel displacement of the implement is ensured by the mutually parallel arrangement of the swing arms on the implement side and the connecting straight lines of the articulation points of the lifting frame and the coupling rod.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Neuerung sind der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel des Neuerungsgegenstandes näher erläutert wird. Es zeigen:Further features, details and advantages of the innovation can be found in the following description, in which an example of the innovation is explained in more detail. Shown are:

Figur 1 - eine schematische Seitenansicht eines neuerungsgemäßen Hubwerkes in unterer bzw. oberer Endstellung des Hubrahmens und mit dem Arbeitsgerät in Neutralstellung, Figure 1 - a schematic side view of a lifting mechanism according to the innovation in the lower or upper end position of the lifting frame and with the working device in the neutral position,

Figure 2 - a schematic side view of the lifting mechanism according to

Figur 1 mit angekipptem Arbeitsgerät in unterer Hubrahmen-Endstellung und ausgekipptem Arbeitsgerät in oberer Hubrahmen-Endstellung,Figure 1 with the work tool tilted in the lower lifting frame end position and the work tool tilted out in the upper lifting frame end position,

Figure 3 - a detailed side view of the hoist according to

Figur 1 in unterer Hubrahmen-Endstellung, Mittelstellung des Hubrahmens und oberer Hubrahmen-Endstellung, jeweils mit dem Arbeitsgerät in Neutral stellung, undFigure 1 in the lower lifting frame end position, the middle position of the lifting frame and the upper lifting frame end position, each with the working device in the neutral position, and

Figur 4 bzw. 5 - Diagramme der Reißkraft in Abhängigkeit der Winkelstellung des Arbeitsgerätes zur Fahrebene (Raumwinkel) in unterer bzw. oberer Hubrahmen-Endstellung.Figure 4 and 5 - Diagrams of the tearing force depending on the angular position of the working device to the driving plane (solid angle) in the lower and upper lifting frame end positions.

In den Figuren 1 bis 3 ist ein neuerungsgemäßes Hubwerk für eine Traggabel 1 eines in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Radladers gezeigt. Das Hubwerk weist einen Hubrahmen 2, bestehend aus zwei in SeitenansichtFigures 1 to 3 show a new lifting mechanism for a carrying fork 1 of a wheel loader not shown in its entirety. The lifting mechanism has a lifting frame 2, consisting of two in side view

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miteinander fluchtenden, parallelen, durch Quertraversen 3,4 fest verbundenen Hubarmen 5 auf. Fahrzeugseitig sind die beiden Hubarme 5 am Vorderrahmen 6 des Radladers an den oberen Anlenkpunkten 7 angelenkt. Mittels nicht dargestellter Hubzylinder, die an den Anlenkpunkten 8 an der Unterseite der Hubarme 5 angreifen, ist der Hubrahmen 2 zwischen den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten unteren und oberen Endstellungen heb- und senkbar.aligned, parallel lifting arms 5 that are firmly connected by cross members 3, 4. On the vehicle side, the two lifting arms 5 are hinged to the front frame 6 of the wheel loader at the upper articulation points 7. By means of lifting cylinders (not shown) that engage the articulation points 8 on the underside of the lifting arms 5, the lifting frame 2 can be raised and lowered between the lower and upper end positions shown in Figures 1 to 3.

An der mittigen Haupt-Quertraverse 3 sind zwei in Richtung der Hubarme 5 verlaufende Laschen 9 vorgesehen, zwischen denen ein doppelarmiger Kipphebel 10 angelenkt und damit relativ zum Hubrahmen verschwenkbar ist. Die beiden Hebelarme 11,12 des Kipphebels 10 sind etwa gleich lang ausgebildet, so daß das Längenverhältnis zwischen dem oberen und unteren Hebelarm 11,12 des Kipphebels 10 etwa 1:1 beträgt. Bezogen auf die Länge des Hubrahmens 2 1st der Kipphebel 10 etwa mittig zwischen dem Hubrahmenanlenkpunkt 7 und dem weiter unten beschriebenen Anlenkpunkt 29 der Hilfsschwinge 26 angelenkt.On the central main cross-beam 3, two tabs 9 are provided that run in the direction of the lifting arms 5, between which a double-armed rocker arm 10 is hinged and can thus be pivoted relative to the lifting frame. The two lever arms 11, 12 of the rocker arm 10 are approximately the same length, so that the length ratio between the upper and lower lever arms 11, 12 of the rocker arm 10 is approximately 1:1. In relation to the length of the lifting frame 2, the rocker arm 10 is hinged approximately in the middle between the lifting frame pivot point 7 and the pivot point 29 of the auxiliary rocker arm 26 described below.

Am freien Ende des unteren Hebelarmes 11 ist mit ihrem einen Ende die Koppelstange 13 des Hubwerkes angelenkt. Mit ihrem fahrzeugseitigen Ende ist die Koppel stange 13 am Vorderrahmen 6 angelenkt. Ihr Anlenkpunkt 14 liegt dabei etwa mittig und unterhalb der horizontalen Verbindungsachse zwischen den oberen Anlenkpunkten 7 der Hubarme 5. Die Verbindungslinie der Punkte 7 und 14 ist dabei annähernd parallel zur Verbindungslinie des Anlenkpunktes des Kopplungshebels 21 an den Laschen 22 zur Mitte der beiden Anlenkpunkte 27. Die Koppelstange 13 verläuft dabei knapp oberhalb des schematisch angedeuteten Differentialgehäuses 15 der Achse des Vorderrades 16 des Radladers.The coupling rod 13 of the lifting mechanism is hinged at one end to the free end of the lower lever arm 11. The coupling rod 13 is hinged at its vehicle-side end to the front frame 6. Its pivot point 14 is located approximately in the middle and below the horizontal connecting axis between the upper pivot points 7 of the lifting arms 5. The connecting line of points 7 and 14 is approximately parallel to the connecting line of the pivot point of the coupling lever 21 on the tabs 22 to the middle of the two pivot points 27. The coupling rod 13 runs just above the schematically indicated differential housing 15 of the axle of the front wheel 16 of the wheel loader.

Das in Form von zwei miteinander fluchtenden Laschen ausgebildete freie Ende des oberen Hebelarmes 12 des Kipphebels 10 hält gelenkig zwischen sich das Zylindergehäuse 17 des Kippzylinders 18, der somit die obere Koppelstange des Hubwerkes darstellt. Das rückwärtige Ende 19 des Zylindergehäuses 17 ragt dabei in Richtung zum Vorderrahmen 6 über das freie Ende des oberen Hebelarmes 12 des Kipphebels 10 hinaus.The free end of the upper lever arm 12 of the tilt lever 10, which is designed in the form of two aligned tabs, holds the cylinder housing 17 of the tilt cylinder 18 between them in an articulated manner, which thus represents the upper coupling rod of the lifting mechanism. The rear end 19 of the cylinder housing 17 protrudes in the direction of the front frame 6 beyond the free end of the upper lever arm 12 of the tilt lever 10.

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Das freie Ende der Kolbenstange 20 des Kippzylinders 18 ist gelenkig mit dem hinteren Ende eines kurzen, doppelarmigen Kopplungshebels 21 verbunden, dessen vorderes Ende wiederum gelenkig über Laschen 22 mit der Quertraverse 23 zwischen den beiden vorderseitigen Schwingen 24 des Hubwerkes verbunden ist. Die Schwingen 24 stehen in der in Figur 1 und 3 gezeigten horizontalen Neutralstellung der Traggabel 1 etwa senkrecht. An ihrem unteren Ende 25 sind die Schwingen 24 an den freien Enden der Hubarme 5 angelenkt (Anlenkpunkte 27).The free end of the piston rod 20 of the tilting cylinder 18 is articulated to the rear end of a short, double-armed coupling lever 21, the front end of which is in turn articulated via tabs 22 to the crossbar 23 between the two front rockers 24 of the lifting mechanism. The rockers 24 are approximately vertical in the horizontal neutral position of the carrying fork 1 shown in Figures 1 and 3. At their lower end 25, the rockers 24 are articulated to the free ends of the lifting arms 5 (articulation points 27).

Der Drehpunkt 28 des Kopplungshebels 21 ist über eine Hilfsschwinge 26 abgestützt, die an ihrem unteren Ende wiederum an der Quertraverse 4 des Hubrahmens 2 angelenkt ist (Anlenkpunkte 29).The pivot point 28 of the coupling lever 21 is supported by an auxiliary swing arm 26, which in turn is hinged at its lower end to the cross member 4 of the lifting frame 2 (hinge points 29).

Die Schwingen 24 sind mit einer nicht näher dargestellten automatischen Schnellwechselvorrichtung versehen, mittels der das jeweilige Arbeitsgerät an den Schwingen 24 gehalten ist.The swing arms 24 are provided with an automatic quick-change device (not shown in detail), by means of which the respective work tool is held on the swing arms 24.

Anhand der Figuren 1 bis 3 werden die Winkelverhältnisse bei dem neuerungsgemäßen Hubwerk mit Z-Kinematik deutlich:Figures 1 to 3 clearly show the angular relationships of the new lifting gear with Z-kinematics:

Der Hubwinkel 30 des Hubrahmens 2 zwischen seiner unteren und oberen Endstellung beträgt etwa 90°. Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Verschwenkung des Hubrahmens 2 mit dem Arbeitsgerät in Form einer Traggabel 1 in Neutral stellung - d.h. die Gabel ist horizontal gestellt - sind die Schwingen 24 durch eine entsprechende Längeneinstellung des Kippzylinders 18 annähernd vertikal angeordnet. Diese Position wird aufgrund der Parallelkinematik beim Anheben und Absenken des Hubwerkes im wesentlichen beibehalten, wobei die Schwingen 24 bei der Heb- und Senkbewegung eine Relativdrehung zum Hubrahmen 2 vollführen, die dann einem Schwenkwinkel entspricht, der gleich dem Hubwinkel 30 ist.The lifting angle 30 of the lifting frame 2 between its lower and upper end positions is approximately 90°. When the lifting frame 2 is pivoted as shown in Figures 1 and 2 with the working device in the form of a carrying fork 1 in the neutral position - i.e. the fork is positioned horizontally - the rockers 24 are arranged approximately vertically by a corresponding length adjustment of the tilting cylinder 18. This position is essentially maintained due to the parallel kinematics when the lifting mechanism is raised and lowered, with the rockers 24 performing a relative rotation to the lifting frame 2 during the lifting and lowering movement, which then corresponds to a pivot angle that is equal to the lifting angle 30.

Durch das Ein- und Ausschieben der Kolbenstange 20 des Kippzylinders 18 sind die Schwingen 24 über das Hilfsgelenkviereck aus Kopplungshebel 21 und Hilfsschwinge 26 zwischen einer extremen Ankippstellung (siehe Figur 2, untere Hubrahmenstellung) und einer extremen Auskippstellung (siehe Figur 2, obere Hubrahmenstellung) verschwenkbar. Der gesamte relative Drehwinkel der Schwingen 24 zum Hubrahmen 2 liegt dabei im Bereich vonBy pushing the piston rod 20 of the tipping cylinder 18 in and out, the rockers 24 can be pivoted via the auxiliary four-bar linkage consisting of the coupling lever 21 and the auxiliary rocker 26 between an extreme tipping position (see Figure 2, lower lifting frame position) and an extreme tipping position (see Figure 2, upper lifting frame position). The total relative angle of rotation of the rockers 24 to the lifting frame 2 is in the range of

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180°, da bei Verwendung einer Ladeschaufel diese in der unteren bzw. oberen Hubrahmenstellung um ca. 45° an- bzw. auskippbar ist. Dies ist anhand eines Vergleiches der Winkelstellungen der Schwingen 24 bezüglich des Hubrahmens 2 in der unteren und oberen Hubrahmenstellung gemäß Figur 2 nachvollziehbar. Die Auskippbewegung des Arbeitsgerätes wird gegenüber dem Hubrahmen 2 in dessen oberen Hubbereich durch Anschläge, im unteren Hubbereich durch die Länge des ganz ausgefahrenen Kippzylinders 18 begrenzt. Die Ankippbewegung wird in der unteren Hubrahmenstellung durch Anschläge begrenzt. Ab der sogenannten Transportstellung, die einige 100 mm über dem Boden liegt, wird die Ankippbewegung dann durch die Länge des ganz eingefahrenen Kippzylinders 18 begrenzt.180°, because when using a loading shovel, it can be tilted in or out by approx. 45° in the lower or upper lifting frame position. This can be understood by comparing the angular positions of the rockers 24 with respect to the lifting frame 2 in the lower and upper lifting frame positions according to Figure 2. The tipping movement of the implement is limited in relation to the lifting frame 2 in its upper lifting area by stops, and in the lower lifting area by the length of the fully extended tipping cylinder 18. The tipping movement is limited in the lower lifting frame position by stops. From the so-called transport position, which is a few 100 mm above the ground, the tipping movement is then limited by the length of the fully retracted tipping cylinder 18.

Durch die Dimensionierung des Kippzylinders 18 und der Koppelstange 13 ist der Kipphebel 10 in der unteren Hubrahmenstellung in einem Winkel 31 von ca. 15° zur Hubrahmenachse 38 mit einer Neigung zum Vorderrahmen 6 hin angeordnet. Da der Hubrahmen 2 in der unteren Endstellung etwa 45° geneigt ist, ist der Kipphebel 10 damit etwa 60° im Raum geneigt angeordnet. Die Hubrahmenachse 38 ist durch die Verbindungsgerade zwischen den Anlenkpunkten 7,27 der Hubarme 5 am Vorderrahmen 6 und der Schwingen 24 an den Hubarmen 5 definiert.Due to the dimensioning of the tilting cylinder 18 and the coupling rod 13, the tilting lever 10 is arranged in the lower lifting frame position at an angle 31 of approximately 15° to the lifting frame axis 38 with an inclination towards the front frame 6. Since the lifting frame 2 is inclined by approximately 45° in the lower end position, the tilting lever 10 is thus arranged inclined by approximately 60° in space. The lifting frame axis 38 is defined by the connecting line between the articulation points 7, 27 of the lifting arms 5 on the front frame 6 and the rockers 24 on the lifting arms 5.

Beim Hochschwenken des Hubrahmens 2 in die obere Endstellung vollführt der Kipphebel 10 eine Drehbewegung relativ zum Hubrahmen 2, womit sich der Winkel zwischen dem Kipphebel 10 und der Hubrahmenachse 38 auf einen Winkel 31' (siehe Figur 1, obere Hubrahmenstellung) von etwa 120° vergrö-8ert. When the lifting frame 2 is swiveled up into the upper end position, the rocker arm 10 performs a rotary movement relative to the lifting frame 2, whereby the angle between the rocker arm 10 and the lifting frame axis 38 increases to an angle 31' (see Figure 1, upper lifting frame position) of approximately 120°.

Aufgrund der vorstehend erörterten Winkelverhältnisse des Kipphebels 10 relativ zum Hubrahmen 2 und der relativen Drehbewegung dieser beiden Bauteile zueinander wird während des Anhebens des Hubrahmens 2 der Kippzylinderanlenkpunkt 32 am Kipphebel 10 relativ zum Hubrahmen 2 angehoben. Dieser Effekt kommt um so stärker zum Tragen, je stärker der Kipphebel in der untersten Hubrahmenstellung zur Hubrahmenachse 38 hin gedreht ist, also je geringer der Winkel 31 des Kipphebels 10 zur Hubrahmenachse 38 in der untersten Hubrahmenstellung ist. Dieser Winkel 31 wird durch die Längendimensionierung des Kippzylinders 18 und der Koppelstange 13 bestimmt, so daß eine entsprechende Verringerung des Winkels 31 durch eineDue to the above-discussed angular relationships of the tilting lever 10 relative to the lifting frame 2 and the relative rotational movement of these two components to each other, the tilting cylinder articulation point 32 on the tilting lever 10 is raised relative to the lifting frame 2 during the lifting of the lifting frame 2. This effect is more pronounced the more the tilting lever is rotated towards the lifting frame axis 38 in the lowest lifting frame position, i.e. the smaller the angle 31 of the tilting lever 10 to the lifting frame axis 38 is in the lowest lifting frame position. This angle 31 is determined by the length dimensioning of the tilting cylinder 18 and the coupling rod 13, so that a corresponding reduction in the angle 31 can be achieved by a

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längere Ausbildung der beiden vorgenannten Bauteile erreichbar ist. Der Effekt des Anhebens des Kippzylinderanlenkpunktes 32 wird zusätzlich dadurch verstärkt, daß das Längenverhältnis des oberen Hebelarms 12 des Kipphebels 10 zu den Schwingen 24 kleiner als 1,0 ausgeführt wird. Den gleichen Wert muß zur Gewährleistung der Parallelführung der Traggabel 1 dann auch das Längenverhältnis zwischen dem unteren Hebelarm 11 des Kipphebels 10 und dem gegenseitigen Abstand der Anlenkpunkte 7,14 des Hubrahmens 2 und der Koppel stange 13 am Vorderrahmen 6 annehmen.longer design of the two aforementioned components is achievable. The effect of lifting the tilt cylinder articulation point 32 is additionally enhanced by the fact that the length ratio of the upper lever arm 12 of the tilt lever 10 to the rockers 24 is less than 1.0. In order to ensure parallel guidance of the carrying fork 1, the length ratio between the lower lever arm 11 of the tilt lever 10 and the mutual distance between the articulation points 7, 14 of the lifting frame 2 and the coupling rod 13 on the front frame 6 must then assume the same value.

Der vorgenannte Effekt des Anhebens des Kippzylinderanlenkpunktes 32 hat zur Folge, daß die Längsachse des Kippzylinders 18 ausgehend von einem Winkel 33 in der unteren Hubrahmenstellung beim Hochfahren des Hubrahmens 2 um den in Figur 1 eingezeichneten Winkel 34 vergrößert wird. Damit ist der Abstand der Wirklinie des Kippzylinders 18 vom Anlenkpunkt 27 der Schwingen 24 am Hubrahmen 2 in den eingangs genannten kritischen Zuständen vergrößert. Damit geht die gewünschte Reißkrafterhöhung einher.The aforementioned effect of raising the tilt cylinder articulation point 32 results in the longitudinal axis of the tilt cylinder 18 being increased by the angle 34 shown in Figure 1, starting from an angle 33 in the lower lifting frame position when the lifting frame 2 is raised. This increases the distance between the line of action of the tilt cylinder 18 and the articulation point 27 of the rockers 24 on the lifting frame 2 in the critical conditions mentioned at the beginning. This is accompanied by the desired increase in tearing force.

Konkret ist dieser Effekt anhand der qualitativen Reißkraftdiagramme gemäß den Figuren 4 und 5 erläuterbar. In Figur 4 sind Reißkraftkurven in der unteren Hubrahmenstellung gezeichnet, die durchgezogene Kurve stellt den Reißkraftverlauf in Abhängigkeit des in Figur 2 eingezeichneten Raumwinkels 35 des Arbeitsgerätes (z.B. Ladeschaufel) des neuerungsgemäßen Hubwerkes dar. Die gestrichelte Kurve zeigt den Reißkraftverlauf bei einem herkömmlichen, entsprechend dimensionierten Hubwerk nach dem St.d.T. Aus einem Vergleich der beiden Kurven ist erkennbar, daß bei positiven Raumwinkeln 35 - dies entspricht einem Ankippen des Arbeitsgerätes - die Reißkraft bei dem erfindungsgemäßen Hubwerk gegenüber der bei dem Hubwerk nach dem St.d.T. deutlich erhöht ist. Der Unterschied beträgt maximal etwa 15 bis 20 %. Die Reißkrafterhöhung in der Endlage, d.h. bei gang angekipptem Arbeitsgerät beträgt bis zu 50 %. This effect can be explained in concrete terms using the qualitative tear-out force diagrams in Figures 4 and 5. Figure 4 shows tear-out force curves in the lower lifting frame position; the solid curve represents the tear-out force curve as a function of the solid angle 35 of the working device (e.g. loading shovel) of the new lifting mechanism shown in Figure 2. The dashed curve shows the tear-out force curve for a conventional, appropriately dimensioned lifting mechanism according to the St.dT. A comparison of the two curves shows that for positive solid angles 35 - this corresponds to tilting of the working device - the tear-out force for the lifting mechanism according to the invention is significantly higher than for the lifting mechanism according to the St.dT. The difference is a maximum of around 15 to 20 %. The increase in tear-out force in the end position, i.e. with the working device tilted, is up to 50 %.

Der Reißkrafterhöhung beim Ankippen steht eine Reißkrafterniedrigung bei negativen Raumwinkeln 35 - dies entspricht dem Auskippen des Arbeltsgerätes - gegenüber. In diesen Winkelbereichen sind jedoch erhöhte Reißkräfte im praktischen Einsatz nicht mehr erforderlich, da hier beispielsweise inThe increase in tearing force when tipping is offset by a reduction in tearing force at negative solid angles 35 - this corresponds to the tipping of the work tool. In these angle ranges, however, increased tearing forces are no longer required in practical use, since here, for example,

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der Erdbewegung keine Erdmaterial mehr gelöst werden muß und bei Ladeeinsätzen die äußeren Lastmomente deutlich unter den vom Hubwerk aufzubringenden Drehmomenten liegen.no more earth material needs to be loosened during earthmoving and during loading operations the external load moments are significantly lower than the torques that the hoist has to apply.

Figur 5 zeigt den entsprechenden Reißkraftverlauf bei einem neuerungsgemäßen und einem herkömmlichen Hubwerk in der oberen Hubrahmenstellung. Daraus wird deutlich, daß bei negativen Raumwinkeln 35 - dies entspricht einem Auskippen des Arbeitsgerätes - wiederum die Reißkraft beim neuerungsgemäßen Hubwerk deutlich gegenüber der mit dem herkömmlichen Hubwerk erreichbaren Werten erhöht ist. Dabei wird wiederum eine Erniedrigung der Reißkraft bei positiven Raumwinkeln 35 - dies entspricht einem Ankippen des Arbeitsgerätes - hingenommen. Die Erhöhung der Reißkraft bei negativen Raumwinkeln liegt wiederum bei 15 bis 20 % gegenüber den Reißarbeitswerten, die mit einem herkömmlichen Hubwerk entsprechender Dimensionierung erreichbar sind. Die Reißkrafterhöhung bei ganz ausgekipptem Arbeitsgerät beträgt bis zu 30 %. Figure 5 shows the corresponding tear force curve for an innovative and a conventional lifting mechanism in the upper lifting frame position. This clearly shows that at negative solid angles of 35° - this corresponds to the implement tipping out - the tear force of the innovative lifting mechanism is significantly higher than the values achievable with the conventional lifting mechanism. In turn, a reduction in the tear force is accepted at positive solid angles of 35° - this corresponds to the implement tipping out. The increase in the tear force at negative solid angles is again 15 to 20 % compared to the tear work values achievable with a conventional lifting mechanism of the corresponding dimensions. The increase in the tear force when the implement is completely tipped out is up to 30 %.

Wie aus Figur 3 deutlich wird, wird durch die flache Anordnung des Kipphebels 10 mit dem geringen Winkel 31 gegenüber dem Hubrahmen 2 gleichzeitig auch erreicht, daß das Hubwerk über den gesamten Hubbereich des Hubrahmens 2 unterhalb der vom Augpunkt des Fahrzeugführers zum oberen Bereich des Arbeitsgerätes - also beispielsweise der Querholm 36 der Traggabel 1 verlaufenden Sichtebene 37 verbleibt.As is clear from Figure 3, the flat arrangement of the rocker arm 10 with the small angle 31 relative to the lifting frame 2 also ensures that the lifting mechanism remains below the viewing plane 37 running from the driver's eye point to the upper area of the implement - for example the cross member 36 of the carrying fork 1 - over the entire lifting range of the lifting frame 2.

Anschließend ist darauf hinzuweisen, daß bei Verwendung einer Ladeschaufel statt einer Traggabel 1 die Ladeschaufel derart an den Schwingen 24 befestigt wird, daß in der in Figur 3 gezeigten Neutral stellung des Hubwerkes der Schaufelboden in einem Raumwinkel von etwa 25° zur Horizontalen nach oben angekippt ist. Daher ist in der unteren Hubrahmenstellung die Ladeschaufel im angekippten Zustand bei einem Ankippwinkel der Schwinge 24 von etwa 20° nach hinten bereits um 45° angekippt. Bei gleicher Hubwerkstellung ist dagegen eine Traggabel nur um etwa 20° angekippt. It should then be noted that when using a loading shovel instead of a carrying fork 1, the loading shovel is attached to the rockers 24 in such a way that in the neutral position of the lifting gear shown in Figure 3, the bottom of the shovel is tilted upwards at a solid angle of about 25° to the horizontal. Therefore, in the lower lifting frame position, the loading shovel is already tilted backwards by 45° when tilted at a tilt angle of the rocker 24 of about 20°. In the same lifting gear position, however, a carrying fork is only tilted by about 20°.

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Claims

Protection claims

1. Hoist with Z-kinematics for work equipment on loading vehicles, in particular for loading shovels, carrying forks, wood tongs or the like, on wheel loaders, with:

a lifting frame (2) consisting of two parallel lifting arms (5) firmly connected by cross members (3,4), which are hinged on the vehicle side to the vehicle frame (front frame 6) (hinge point 7) and can be raised and lowered between a lower and upper end position by means of lifting cylinders,

a double-armed rocker arm (10) which is articulated between the lifting arms (5) on a cross member (3) of the lifting frame (2) and can be pivoted relative to the latter,

two swing arms (24) connected by at least one cross-beam (23), each of which is hinged to the free ends of the lifting arms (5) with its lower end (25) (hinge point 27) and to which the working device (carrying fork 1) can be attached,

a tilting cylinder (18) hinged to one end of the tilting lever (10) for pivoting the working device (carrying fork 1) relative to the lifting frame (2) and

a coupling rod (13) hinged to the second end of the rocker arm (10),

characterized in that

the coupling rod (13) is hinged with its vehicle-side end below the articulation points (7) of the lifting arms (5) on the vehicle frame (front frame 6) and with its lifting gear-side end on the free end of the lower lever arm (11) of the rocker arm (10),

the tilting cylinder (18) is hinged on the one hand to the free end of the upper lever arm (12) of the tilting lever (10) and on the other hand is hingedly connected to a cross-beam (23) of the rockers (24), and

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the tilting lever (10), the tilting cylinder (18) and the coupling rod (13) are dimensioned such that the tilting lever (10) is arranged at an acute angle (31) of less than 25° to the lifting frame axis (38) with a position inclined towards the vehicle frame (front frame 6) when the lifting gear is lowered.

2. Hoist according to claim 1, characterized in that the angle (31) between the rocker arm (10) and the lifting frame axis (38) is approximately 15 to 20° when the hoist is lowered.

3. Hoist according to claim 1 or 2, characterized in that the length ratio between the lower (11) and upper lever arm (12) of the rocker arm (10) is approximately 1:1.

4. Hoist according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rocker arm (10) is pivoted approximately centrally between the lifting frame pivot point (7) and the swing arm pivot point (29).

5. Hoist according to one of claims 1 to 4, characterized in that the length ratios between the upper lever arm (12) of the rocker arm (10) and the implement-side rockers (24) on the one hand, and between the lower lever arm (11) of the rocker arm (10) and the mutual distance between the articulation points (7, 14) of the lifting frame (2) and the coupling rod (13) on the vehicle frame (front frame 6) on the other hand are each less than 1 and at least approximately equal to one another.

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