EP0909854A2 - Laderfahrzeug - Google Patents

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EP0909854A2
EP0909854A2 EP98119188A EP98119188A EP0909854A2 EP 0909854 A2 EP0909854 A2 EP 0909854A2 EP 98119188 A EP98119188 A EP 98119188A EP 98119188 A EP98119188 A EP 98119188A EP 0909854 A2 EP0909854 A2 EP 0909854A2
Authority
EP
European Patent Office
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vehicle
lifting
lifting arm
arm
loader
Prior art date
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Granted
Application number
EP98119188A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0909854A3 (de
EP0909854B1 (de
Inventor
Charles David Andrews
Gordon Edward Miller
Leslie Harold Schult
Andrew Edward Modzik Jr.
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Deere and Co filed Critical Deere and Co
Publication of EP0909854A2 publication Critical patent/EP0909854A2/de
Publication of EP0909854A3 publication Critical patent/EP0909854A3/de
Application granted granted Critical
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/34—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with bucket-arms, i.e. a pair of arms, e.g. manufacturing processes, form, geometry, material of bucket-arms directly pivoted on the frames of tractors or self-propelled machines
    • E02F3/3405—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with bucket-arms, i.e. a pair of arms, e.g. manufacturing processes, form, geometry, material of bucket-arms directly pivoted on the frames of tractors or self-propelled machines and comprising an additional linkage mechanism

Definitions

  • the invention relates to a loader vehicle with a lifting arm, whose rear area by means of a handlebar arrangement on the Vehicle is articulated and a through at the front the liftable tool, in particular a loader bucket, is attached.
  • the handlebar arrangement has at least an upper handlebar and a lower handlebar.
  • the upper Handlebar is at one end of the vehicle and at the other end in the rear Area of the lifting arm articulated. Extends when the lift arm is lowered the upper handlebar starting from the vehicle side Articulation point essentially obliquely backwards and downwards.
  • a such a charger is disclosed in US-A-5,542,814.
  • skid-steer loader vehicles including slip-steer loaders or called skid steer, known
  • the one bucket and one lifting arm attached to the vehicle for lifting and lowering the Have a shovel.
  • the bucket and the lifting arm can be from the operator to feed material into the bucket push and stuff this into a truck or one empty another container.
  • To the contents of the scoop in emptying a truck actuates the operator Controls to raise the lift arm, causing the am bucket mounted at the front end of the lifting arm The top edge of the truck or container. Then the operator can operate controls to control the tip the bucket edge down and its contents in empty the truck or container.
  • a first embodiment for the charger system (US-A-3,837,417, US-A-4,055,262, US-A-4,705,449) is commonly used Radial lift system called.
  • This Loader system includes a lift arm, the rear end of which is articulated directly in the rear of the vehicle.
  • the bucket is hinged to the front end of the lifting arm.
  • the the rear end of the lifting arm is attached to the vehicle in such a way that the lifting arm can perform a vertical pivoting movement.
  • the lifting arm can thus be curved on the pivot axis pivot by the operator accordingly Controls operated.
  • the one at the front end of the lift arm attached bucket moves when lifting arm is raised also on a sheet.
  • This radial lifting system has the Advantage of a relatively simple structure, since the connection of the Lift arm with the vehicle is relatively simple.
  • FIG. 1 Another version for a charger system (US-A-5,542,814) is usually used with a vertical lift system (vertical lift system).
  • This loader system contains a bucket which is articulated on the front end of a lifting arm, and a Handlebar system, which connects the rear end of the lifting arm with the Vehicle couples. Between the vehicle and the lifting arm extends a lifting mechanism, for example Hydraulic cylinder through which the lifting arm can be adjusted to different positions Height positions can be raised.
  • the handlebar system of Vertical loader contains upper and lower handlebars, which are between the vehicle and the rear end of the lift arm extend. The upper and lower handlebars act in such a way that the lifting arm when the hydraulic cylinder is initially actuated is raised substantially vertically.
  • these Systems commonly referred to as vertical loaders.
  • Some vertical lift trucks migrate Bucket within the initial stroke range rear so that the operator does not move the vehicle must drive in the back to hit the lifting arm Avoid shoveling against a truck or container.
  • the Bucket easily moves along one when lifted Path that prevents the bucket from hitting the truck, so that the operation of this type of loader is relatively easy can represent. Retracting the bucket in the However, initial lifting range when lifting off the floor can be problematic be because by pulling back the shovel your Handle under a large one to be lifted or tilted up Object can lose.
  • the bucket tilted back during an upward movement. If the Bucket swings far enough back, it is necessary that the operator drives the vehicle forward around the bucket directly over the truck bed, in the bucket to be emptied.
  • Usual skid steer loader vehicles can also be used to level surfaces with granular material such as earth or sand.
  • the operator lowers the shovel onto the ground by lifting the hydraulic cylinder that is lifting the Lift arm serves, depressurises, and thus makes it possible Lift arm to swing down due to its own weight ("Floating" position). Press with the hydraulic cylinder depressurized the lifting arm and the bucket with their own weight down on the ground. The operator then drives the vehicle backwards so that the shovel is above the surface of the earth is being towed. The bucket can be towed backwards "float", essentially leveling the earth or is leveled.
  • skid steer loader vehicles have the disadvantage that the front wheels are off the ground during such leveling work can take off.
  • the lifting arms of some loader vehicles are like this coupled to the vehicle that when leveling with unpressurized hydraulic cylinder when the lifting arm and the bucket swing down under their own weight, part of the Weight of the lifting arm and the bucket over the top and lower handlebar is transferred to the vehicle.
  • the residual weight of the lifting arm and bucket is at the contact point transferred to the ground between the shovel and the ground.
  • Many common skid steer loader vehicles are on the amount of weight transferred so large and acts in such a direction that the vehicle is back on its Rear wheels tip over. Lift on some of these loader vehicles therefore, while leveling the front wheels off the ground.
  • the total weight of the vehicle is over two Transfer to the ground: the bottom surface of the bucket and the rear wheels. If the operator does this when leveling the vehicle drives backwards, transmits the Shovel a large amount of force on the ground and tends to to press into the ground surface and not how intends to "swim" on the surface of the earth. Furthermore the vehicle can be tipped backwards onto the rear wheels difficult to maneuver and the driver's cab tilts with the Vehicle, causing the operator in an undesirable, uncomfortable position.
  • the object underlying the invention is seen in a loader vehicle of the type mentioned above to train that the problems mentioned above are overcome become.
  • a loader mechanism with a Schaufelweg be provided on which the bucket during panning through an initial upward movement range does not hit a truck forward.
  • the loader mechanism should not with the loader mechanism be required for the operator to drive the vehicle drives to the front to empty the bucket over the truck position.
  • the loader mechanism should also do that Problem to be overcome that the vehicle becomes unstable before the bucket was raised high enough to hold its contents in empty a truck or container.
  • a preferred skid steer loader is as Vertical lift type and includes a lift arm, one on it attached tool, especially a pivotable Bucket, as well as upper and lower handlebars, which with the Vehicle are connected.
  • a lift arm In the rear of the vehicle or behind the driver's cabin there is a with the Vehicle frame connected post or a load-bearing component up.
  • the post forms an upper, rear area of the vehicle on which the upper area or the upper end of the upper handlebar is articulated at a point in the essentially above and behind the usual location the operator on the vehicle, especially the Driver's seat in the driver's cabin.
  • the lower area or the lower end of the upper handlebar is at the rear of the Lift arms articulated.
  • the lower handlebar extends between a pivot point in the middle of the vehicle and one Articulation point in the rear area of the lifting arm.
  • the upper and lower links according to the invention cause that the blade within an initial range of upward movement is raised substantially vertically. Therefore pulls the bucket when initially lifting large objects not out among these.
  • the vertical path of the bucket in the initial upward movement range allowed even then Raise the bucket when the vehicle is near a truck stands. The operator does not have to drive the vehicle reset to bump the raised bucket against the Avoid trucks.
  • the upper and lower links according to the invention that the Bucket within their entire upper range of motion is moved in front. This allows the bucket to be lifted within their upper range of motion with respect to the loader push forward over a truck. The operator the loader vehicle does not need to drive up to the Position the bucket to tip over the truck. According to a preferred embodiment of the present Invention, the bucket reaches its maximum forward position at maximum bucket height. If the vehicle for lifting a large load, it is through the Training of the operator according to the invention possible Lifting bucket with the load up into a truck without the vehicle tipping forward because the bucket is moving not significantly moved forward until it reaches its highest Has reached position.
  • the upper handlebar according to the invention is essentially behind the driver's cabin and above the driver's seat in the driver's cabin hinged to the post.
  • the connection point between the top The handlebar and the vehicle are therefore further according to the invention rear as articulation points in the case of the known from the prior art Vertical loader mechanisms.
  • the one at that point lying connection point between the upper handlebar and the Post allows the upper handlebar according to the invention is aligned more vertically than the handlebar of the prior art Technology.
  • Through the more vertically aligned upper handlebar can be on the handlebars on the vehicle transferred forces and occurring during grading work to reduce. Because of the relatively small, through the upper handlebar forces transmitted to the vehicle, the vehicle tilts Doing grading less to the rear on his rear wheels to tip.
  • the power runs in the upper link according to the invention along a line extending relatively close to the point of contact between the rear wheels and the Floor extends, this contact point being the relevant one Tipping point of the vehicle when carrying out the leveling work is. Therefore, by the upper handlebar according to the invention specified moment arm (distance between the force and the Pivot point) relatively small and that applied to the vehicle Torque correspondingly low. By aligning the upper handlebar according to the invention, the small moment arm with respect to the pivot point of the vehicle, the Tendency of the vehicle to move backwards around the rear wheels tilt, reduced.
  • the Angle between the orientation of the upper handlebar (i.e. especially the connecting line between the articulation points of the upper handlebar) and the horizontal with the lifting arm lowered a value between 30 ° and 60 °, preferably a value between approximately 45 ° and 50 °, or a value around 50 °.
  • the overall design of the vehicle is harmonious through an arched, bulging towards the vehicle exterior Training the upper handlebar.
  • the upper handlebars can do it when the lifting arm is lowered, an essentially circular arc Connection between vehicle cabin roof and rear Form vehicle area.
  • FIGS 1 to 4 show a preferred embodiment of a Skid steer loader vehicle 10 according to the invention with driven Front and rear wheels 12, 14.
  • the vehicle 10 is like in conventional skid steer loaders steered by the operator Controls operated to the right and the wheels the left side of the vehicle with different speeds to drive.
  • the vehicle 10 carries a work tool or a loader bucket 16, which or the two lifting arms 18th is attached, which on both sides of the vehicle 10th are positioned and in turn by means of a handlebar mechanism 20 are connected to the vehicle 10.
  • the shovel 16 is pivotable at the front end 22 of the lifting arms 18 articulated.
  • a hydraulic swivel cylinder 24 extends between the blade 16 and the lifting arms 18 and serves the Adjustment of the tilt position between the blade 16 and the Lifting arms 18. The operator can operate the Swivel cylinder 24 tilt the bucket 16 and its contents empty.
  • the lifting arms 18 and the steering mechanisms 20, by means of which the Lift arms 18 are articulated on the vehicle 10 are on the right and the left side of the vehicle are essentially identical educated. Therefore, the following is just the arrangement described in more detail on the left side of the vehicle.
  • the lift arm 18 is on the vehicle 10 through the steering mechanism 20 coupled, which an upper lift arm 26 and one contains lower lift arm 28.
  • the lower lift arm 28 extends between a central region 30 of the Vehicle frame 32 and the rear portion or end 34 of the Lift arm 18.
  • the upper lift arm 26 is articulated with the coupled rear end 34 of the lifting arm 18 and extends from this up and forward.
  • the upper area 36 or that upper end of the upper lift arm 26 is articulated on one load-bearing component or post 38 attached, which part of the vehicle 10 and is different from the main frame 32 of the Vehicle 10 extends upwards.
  • the post 38 is on rear end of the vehicle frame 32, or behind the Driver cabin 40, attached to the vehicle frame 32.
  • the upper Section of the post 38 serves as the upper, rear area of the vehicle 10 to which the upper lifting arm link 26 is articulated is.
  • a carrier or not shown Stiffening part extends between the upper areas 42 or upper ends of the right and left uprights 38.
  • the driver's cabin 40 includes a driver's seat and Controls operated by the operator leave to drive and steer the vehicle 10, as well as Actuation of the bucket 16 and the lifting arms 18.
  • a rollover protection 44 attached to the operator in case of overturning of the vehicle 10 protects.
  • the rollover protection 44 can be swivel up to gain access to the vehicle compartment under the Grant driver's seat, which is the subject of a European Patent application with priority US 954,290 dated October 17th 1997, the disclosure of which is hereby incorporated by reference Avoid repetitions.
  • the rollover protection 44 is on upper end 42 of the post 38 articulated.
  • the floor area and the seat of the driver's cab 40 is on the rollover protection 44 attached so that the seat and floor area together with the rollover protection 44 can be pivoted upwards.
  • Cross members (not shown in more detail) can be provided which is transverse to the vehicle orientation between the right and the left upper lift arm 26 extend to the Handlebar mechanisms 20 sufficient rigidity lend if these with the lifting arms 18 and the shovel 16th be raised.
  • Such a cross member can between extend the right and left upper lift arm 26 and attack at point J shown in FIG. 4. It can too additional crossbeams at other locations on the top Lift arm link 26 may be provided.
  • a lifting mechanism or hydraulic lifting cylinder 46 as in the Figures 2 and 3 can be seen extends between the Vehicle frame 32 and the rear end 34 of the lifting arm 18. Die Operator can by pressing controls Extend hydraulic jack 46 to the lift arm 18 and the Lift bucket 16. Around the lifting arm 18 and the blade 16 lowering, the operator operates the controls so that the hydraulic lifting cylinder 46 is retracted. If the Operator extends the hydraulic lifting cylinder 46 and thus the lifting arm 18 lifts, the upper lifting arm 26 and the serve lower lift arm 28 to the blade 16 in the initial Stroke range 48 of their upward movement over a substantially feed vertical path. Will the blade 16 within its upper range of motion 50, above about half of the upward path is moved, the blade 16 and the lifting arm 18 through the upper and lower lifting arm links 26, 28 when raised in the upward and forward directions.
  • Fig. 4 shows the interaction of several forces according to the invention when leveling.
  • Usual loaders with a vertical stroke have one upper handlebars, which is approximately at point I on the vehicle is articulated. US-A-5,542,814 is an example of this.
  • the upper link of these known loaders extends usually approximately between the point shown in FIG I and the rear end of the lifting arm, near the point J. While leveling work must be carried out by the upper handlebar of the state of the Technology a percentage by weight of the lifting arm and the bucket carry.
  • the upper handlebar of such a loader can be used during the Leveling work to be subjected to tensile forces, which in the Point I can be transferred to the vehicle.
  • the present invention establishes a connection between the upper link arm 26 and the vehicle 10 at point K, which is much further back than point I of the stand the technology lies.
  • Line C represents the direction of the Tractive force, which the upper lift arm 26 according to the invention is exposed.
  • Line C is therefore also the direction in which force A acts on vehicle 10 at point K.
  • the lengthways Line A aligned force A is closer to that Pivot point E as the corresponding force of the state of the Technology that attacks at point I and acts along line D.
  • the distance G is smaller than the distance F, and therefore line C is closer to point E than that Line D. Therefore, by the in the upper according to the invention Hublenker 26 acting force defined moment arm G less than the moment arm F caused by the force acting at point I. is justified according to the prior art.
  • the invention Force A therefore results in a torque that is smaller than the torque resulting from the handlebar arrangement of the State of the art results, so that the invention Tipping tendency of the vehicle is reduced.
  • the size of the resulting according to the invention Force A less than the force applied at connection point I. the state of the art.
  • the upper and lower lift arm links carry part of the weight of the lifting arm 18 when leveling and the blade 16. Since the angular orientation of the upper Lift arm 26 increases (becomes more vertical) when the Articulation point from point I (at which the handlebar according to the state of the Technique an angle with the vertical of about 70 ° includes) to the point K (at which the upper Lift arm 26 deviates from the vertical by approximately 50 °) passes, the tensile force in the upper lift arm 26 decreases.
  • the force A transmitted to the vehicle 10 accordingly is smaller than the force according to the prior art attacks the point I. Since the over the invention articulated upper lifting arm link 26 to the vehicle 10 transmitted force is smaller than the force that is transmitted over you according to the prior art articulated upper link on the Attacks the vehicle, is also in the invention of the upper lift arm link 26 transmitted to the vehicle 10 Torque amount correspondingly smaller than at the state of Technology.
  • the upper lifting arm link 26 according to the invention therefore has a lesser tendency to have the vehicle around its rear wheels 14 to tip backwards than with a loader system according to State of the art is the case. In the invention equipped vehicle 10 are therefore the front wheels 12 better when leveling when reversing Floor held.
  • FIG. 4 is a schematic illustration of the vehicle 10, in the some forces that occur during leveling are shown.
  • the lifting arm 18 and the blade 16 are as a part shown, because during the leveling in the act essentially as a part.
  • the force arrows A and A ' run along line C and represent those on the upper lift arm 26 acting tensile force.
  • the power arrow A represents the force exerted by the upper lift arm 26 the point K of the in the upper end 42 of the post 38 Vehicle 10 is transmitted.
  • the force arrow A ' represents the force exerted by the upper link arm 26 to the point J of the lifting arm 18 is transmitted.
  • Forces B and B ' represent the compressive forces caused by the lower Lift arm 28 are exercised.
  • the force arrow B represents also the force exerted by the lower link arm 28 on the Point L of the vehicle 10 is transmitted.
  • the force arrow B ' represents the force exerted by the lower lift arm 28 is transferred to the point M of the lifting arm 18.
  • connection point K When using the Connection point K takes the pressure force B compared to the stand of technology, that is, force B presses Front wheels 12 with less force on the ground than it would be the case with the prior art.
  • the Invention provides for the connection point of the top Lift arm control 26 moved from point I to point K, so the Traction in the upper link arm 26 by an amount that by is so much greater than the decrease in force B that the result the front wheels 12 of the vehicle 10 according to the invention Bulldozing has a greater tendency on the ground too remain than in a vehicle of the prior art Case is.

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Abstract

Es wird ein Laderfahrzeug beschrieben mit einem Hubarm (18), dessen hinterer Bereich (34) mittels einer Lenkeranordnung (20) an dem Fahrzeug (10) angelenkt ist und an dessen vorderem Bereich (22) eine durch den Hubarm (18) anhebbare Schaufel (16) befestigt ist. Die Lenkeranordnung (20) weist wenigstens einen oberen Lenker (26) und einen unteren Lenker (28) auf. Der obere Lenker (26) ist einenends am Fahrzeug (10) und anderenends im hinteren Bereich (34) des Hubarms (18) angelenkt und erstreckt sich bei abgesenktem Hubarm (18) ausgehend von der fahrzeugseitigen Anlenkstelle (K) im wesentlichen schräg nach hinten und unten. Zur Verbesserung der Hubbahn der Schaufel (16), die eine einfachere Handhabung des Laderfahrzeugs (10) erlaubt und einen stabilen Fahrzeugbetrieb mit sich bringt, wird vorgeschlagen, den oberen Lenker (26) in einem oberen, hinteren Bereich (42) des Fahrzeugs (10) anzulenken. Wegen der dadurch möglichen relativ steilen Ausrichtung des oberen Lenkers (26) ergibt sich eine im unteren Hubbereich senkrechte Hubbahn der Schaufel (16), die im oberen Hubbereich nach vorn wandert und bei der maximalen Hubhöhe die am weitesten vorn liegende Position einnimmt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Laderfahrzeug mit einem Hubarm, dessen hinterer Bereich mittels einer Lenkeranordnung an dem Fahrzeug angelenkt ist und an dessen vorderem Bereich ein durch den Hubarm anhebbares Werkzeug, insbesondere eine Laderschaufel, befestigt ist. Die Lenkeranordnung weist wenigstens einen oberen Lenker und einen unteren Lenker auf. Der obere Lenker ist einenends am Fahrzeug und anderenends im hinteren Bereich des Hubarms angelenkt. Bei abgesenktem Hubarm erstreckt sich der obere Lenker ausgehend von der fahrzeugseitigen Anlenkstelle im wesentlichen schräg nach hinten und unten. Ein derartiger Lader geht aus der US-A-5,542,814 hervor.
Es sind Skid-Steer-Loader-Fahrzeuge, auch Rutsch-Lenk-Lader oder Kompaktlader genannt, bekannt, die eine Schaufel und einen an dem Fahrzeug befestigten Hubarm zum Anheben und Absenken der Schaufel aufweisen. Die Schaufel und der Hubarm lassen sich von der Bedienungsperson betätigen, um Material in die Schaufel zu schieben und dieses Material in einen Lastwagen oder einen anderen Behälter zu entleeren. Um den Inhalt der Schaufel in einen Lastwagen zu entleeren, betätigt die Bedienungsperson Steuerelemente, um den Hubarm anzuheben, wodurch die am vorderen Ende des Hubarms montierte Schaufel über eine Oberkante des Lastwagens oder Behälters angehoben wird. Dann kann die Bedienungsperson Steuerelemente betätigen, um die vordere Schaufelkante nach unten zu kippen und ihren Inhalt in den Lastwagen oder Behälter zu entleeren.
Eine erste Ausführungsart für Ladersystem (US-A-3,837,417, US-A-4,055,262, US-A-4,705,449) wird üblicherweise mit Radialhubsystem (radial lift system) bezeichnet. Dieses Ladersystem enthält einen Hubarm, dessen hinteres Ende unmittelbar im hinteren Bereich des Fahrzeugs angelenkt ist. Die Schaufel ist am vorderen Ende des Hubarms angelenkt. Das hintere Ende des Hubarms ist derart an dem Fahrzeug befestigt, daß der Hubarm eine vertikale Schwenkbewegung ausführen kann. Der Hubarm läßt sich damit auf einem Bogen um die Schwenkachse schwenken, indem die Bedienungsperson entsprechende Steuerelemente betätigt. Die an dem vorderen Ende des Hubarms befestigte Schaufel bewegt sich beim Anheben des Hubarms ebenfalls auf einem Bogen. Dieses Radialhubsystem hat den Vorteil eines relativ einfachen Aufbaus, da die Verbindung des Hubarms mit dem Fahrzeug relativ einfach ausgebildet ist.
Es kann jedoch bei Radialhubsystemen nachteilig sein, das es einen bogenförmigen Pfad festlegt, auf dem die Schaufel und der Hubarm beim Anheben der Schaufel verschwenkt werden. Mit anderen Worten, wenn die Bedienungsperson die Steuerelemente betätigt, um den Hubarm und die Schaufel anzuheben, werden der Hubarm und die Schaufel auf einer gekrümmten Bahn um die fahrzeugseitige Anlenkstelle des Hubarms vertikal verschwenkt. Die Schaufel bewegt sich dabei innerhalb eines anfänglichen Aufwärtsbewegungsbereichs aufwärts und nach vorn. Dies Vorwärtskomponente der anfänglichen Schaufelbewegung kann beim Schaufeln von Material problematisch sein, sofern die Bedienungsperson bei den Schaufel- oder Grabearbeiten die Schaufel anheben will.
Wenn die Bedienungsperson ausgehend von einer abgesenkten Schaufelposition den Inhalt der Schaufel in einen Lastwagen oder einen anderen Behälter entleeren will, hebt sie die Schaufel an, die jedoch während der anfänglichen Hubbewegung nach vorn schwingt. Die Bedienungsperson muß daher diesen Hubvorgang unter Einhaltung einer bestimmten Entfernung zum Lastwagen oder Behälter beginnen, so daß die Schaufel während ihrer anfänglichen Hubbewegung durch ihr Vorwärtsschwenken nicht gegen den Lastwagen oder Behälter schlägt. Im oberen Bewegungsbereich der Schaufel, bei dem die Schaufel über die Oberkante des Lastwagens oder des Behälters angehoben wird, schwenken der Hubarm und die Schaufel weiter auf ihrer gekrümmten Bahn um die Anlenkstelle zwischen Hubarm und Fahrzeug. Dabei bewegt sich die Schaufel in dem oberen Bewegungsbereich bezüglich des Skid-Steer-Loader-Fahrzeugs aufwärts und nach hinten. Durch die rückwärts gerichtete Bewegungskomponente im oberen Bewegungsbereich der Schaufel wird diese nach hinten und von dem Lastwagen, in den Material abgekippt werden soll, wegbewegt. Daher ist es erforderlich, daß die Bedienungsperson als zusätzliche Maßnahme das Fahrzeug nach vorn fährt, um zum Entladen der Schaufel diese über den Lastwagen oder den Behälter zu positionieren.
Wie erwähnt wurde, heben Radialhublader die Schaufel längs eines Bogens um die fahrzeugseitige Anlenkstelle des Hubarms an. Daher schwenkt die Schaufel innerhalb eines anfänglichen Aufwärtsbewegungsbereichs nach vorn, erreicht dann irgendwo im mittleren Bewegungsbereich ihre am weitesten vorn liegende Position und schwenkt dann innerhalb eines oberen Bewegungsbereichs nach hinten. Das Fahrzeug ist am instabilsten, wenn sich die gefüllte Schaufel in ihrer vordersten Stellung befindet. Daher erreichen Radialhublader ihre instabilste Stellung, wenn die Schaufel auf ihre halbe Höhe angehoben ist. Selbst wenn das Fahrzeug leistungsmäßig in der Lage ist, schwere Gegenstände anzuheben, kann es beim Anheben der Schaufel auf halbe Höhe so instabil werden, daß die Bedienungsperson die Instabilität bemerkt und die Schaufel wieder auf den Boden absenken muß. In diesem Fall kann die Schaufel auf ihrem Weg zur Oberkante des Lastwagens oder Behälters lediglich teilweise angehoben werden. Das Fahrzeug ist damit nicht in der Lage, den Inhalt der Schaufel in den Lastwagen oder Behälter zu entleeren. Diese Fahrzeuge sind daher oft nicht in der Lage, schwere Lasten auf einen Lastwagen oder in einen Behälter zu laden, selbst wenn das Laderfahrzeug zum Heben schwerer Lasten ausgelegt ist.
Eine andere Ausführung für ein Ladersystem (US-A-5,542,814) wird üblicher Weise mit Vertikalhubsystem (vertical lift system) bezeichnet. Dieses Ladersystem enthält eine Schaufel, die an dem vorderen Ende eines Hubarms angelenkt ist, und ein Lenkersystem, welches das hintere Ende des Hubarms mit dem Fahrzeug koppelt. Zwischen dem Fahrzeug und dem Hubarm erstreckt sich ein Hubmechanismus, beispielsweise ein Hydraulikzylinder, durch den der Hubarm auf verschiedene Höhenpositionen angehoben werden kann. Das Lenkersystem der Vertikalhublader enthält obere und untere Lenker, die sich zwischen dem Fahrzeug und dem hinteren Endbereich des Hubarms erstrecken. Die oberen und die unteren Lenker wirken so, daß der Hubarm bei anfänglicher Betätigung des Hydraulikzylinders im wesentlichen vertikal angehoben wird. Daher werden diese Systeme gewöhnlich mit Vertikalhublader bezeichnet.
Bei einigen Vertikalhubladern (US-A-5,542,814) wandert die Schaufel innerhalb des anfänglichen Hubbewegungsbereichs nach hinten, so daß die Bedienungsperson das Fahrzeug nicht nach hinten fahren muß, um beim Anheben des Hubarms ein Anstoßen der Schaufel gegen einen Lastwagen oder Behälter zu vermeiden. Die Schaufel bewegt sich beim Anheben ohne weiteres entlang eines Pfades, der ein Anstoßen der Schaufel an dem Lastwagen vermeidet, so daß sich die Bedienung dieses Ladertyps relativ einfach darstellen kann. Das Zurückziehen der Schaufel in dem anfänglichen Hubbereich beim Abheben vom Boden kann jedoch problematisch sein, da durch das Zurückziehen die Schaufel Ihren Griff unter ein großes anzuhebendes oder hoch zu kippendes Objekt verlieren kann.
Bei einigen der bekannten Vertikalhublader wird die Schaufel während einer Aufwärtsbewegung nach hinten gekippt. Wenn die Schaufel dabei weit genug nach hinten schwingt, ist es erforderlich, daß die Bedienungsperson das Fahrzeug nach vorn fährt, um die Schaufel direkt über die Ladefläche des Lastwagens, in den die Schaufel entleert werden soll, zu positionieren.
Viele Vertikalhublader erreichen auch eine am weitesten nach vorn weisende Schaufelposition im mittleren Bewegungshubbereich der Schaufel, so daß das Fahrzeug beim Anheben von Lasten instabil oder labil werden kann, bevor die Schaufel eine Höhe erreicht, aus der sich ihre Last in einen Lastwagen oder Behälter entleeren läßt.
Übliche Skid-Steer-Loader-Fahrzeuge lassen sich auch verwenden, um Flächen mit körnigem Material, wie Erde oder Sand, zu ebnen. Die Bedienungsperson senkt hierfür die Schaufel auf den Boden ab, indem sie den Hydraulikzylinder, der dem Anheben des Hubarms dient, drucklos macht, und ermöglicht es damit dem Hubarm, aufgrund seines Eigengewichts nach unten zu schwingen ("Schwimm"-Stellung). Bei drucklosem Hydraulikzylinder drücken der Hubarm und die Schaufel mit ihrem Eigengewicht nach unten auf den Boden. Die Bedienungsperson fährt dann das Fahrzeug rückwärts, so daß die Schaufel über die Erdoberfläche geschleppt wird. Die Schaufel kann beim Rückwärtsschleppen "schwimmen", wodurch die Erde im wesentlichen eingeebnet oder planiert wird.
Einige Skid-Steer-Loader-Fahrzeuge zeigen jedoch den Nachteil, daß sich bei solchen Planierarbeiten die Vorderräder vom Boden abheben können. Die Hubarme einiger Laderfahrzeuge sind derart an das Fahrzeug gekoppelt, daß bei Planierarbeiten mit drucklosem Hydraulikzylinder, wenn der Hubarm und die Schaufel unter ihrem Eigengewicht nach unten schwingen, ein Teil des Gewichtes des Hubarms und der Schaufel über den oberen und den unteren Lenker auf das Fahrzeug übertragen wird. Das Restgewicht von Hubarm und Schaufel wird an dem Kontaktpunkt zwischen Schaufel und Boden auf den Boden übertragen. Bei vielen üblichen Skid-Steer-Loader-Fahrzeugen ist dabei der auf das Fahrzeug übertragene Gewichtsbetrag so groß und wirkt in eine solche Richtung, daß das Fahrzeug nach hinten auf seine Hinterräder kippt. Bei einigen dieser Laderfahrzeuge heben daher während des Planierens die Vorderräder vom Boden ab. Wenn dies eintritt, wird das Gesamtgewicht des Fahrzeugs über zwei Stellen auf den Boden übertragen: die Bodenfläche der Schaufel und die Hinterräder. Wenn die Bedienungsperson auf diese Weise beim Planieren das Fahrzeug rückwärts fährt, überträgt die Schaufel einen großen Kraftbetrag auf den Boden und neigt dazu, sich in die Bodenoberfläche einzudrücken und nicht, wie beabsichtigt, auf der Erdoberfläche zu "schwimmen". Desweiteren läßt sich das nach hinten auf die Hinterräder gekippte Fahrzeug schwer manövrieren und die Fahrerkabine neigt sich mit dem Fahrzeug, wodurch die Bedienungsperson in einer unerwünschten, unbequemen Lage sitzt.
Daher führen viele Bedienungspersonen die Planierarbeiten beim Rückwärtsfahren des Fahrzeugs aus, indem sie gleichzeitig Steuerelemente in der Fahrerkabine betätigen, um die Schaufelposition genau einzustellen. Mit anderen Worten, die Schaufel kann nicht über die Oberfläche des Bodens "schwimmen", vielmehr stellt die Bedienungsperson ständig die genaue Schaufelposition während der Rückwärtsfahrt ein. Eine ausreichend genaue Einstellung der Steuerelemente kann für die Bedienungsperson Schwierigkeiten bereiten, so daß bei Anwendung dieses Verfahrens das Planierergebnis nicht die gewünschte Genauigkeit aufweist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Laderfahrzeug der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die eingangs genannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll ein Lader-Mechanismus mit einem Schaufelweg bereitgestellt werden, auf dem die Schaufel während des Schwenkens durch einen anfänglichen Aufwärtsbewegungsbereich nicht nach vorn gegen einen Lastwagen stößt. Desweiteren soll es mit dem Lader-Mechanismus nicht erforderlich sein, daß die Bedienungsperson das Fahrzeug nach vorn fährt, um die Schaufel zum Entleeren über den Lastwagen zu positionieren. Durch den Lader-Mechanismus soll auch das Problem überwunden werden, daß das Fahrzeug labil wird, bevor die Schaufel hoch genug angehoben wurde, um ihren Inhalt in einen Lastwagen oder Behälter zu entleeren. Es ist auch wünschenswert, ein "Schwimm"-Merkmal bereitzustellen, daß der Bedienungsperson durch Rückwärtsfahren ein genaues Planieren einer Bodenfläche erlaubt, ohne daß Druck an die Hydraulikhubzylinder des Fahrzeugs angelegt werden muß. Ferner ist es wünschenswert, daß bei einem solchen Hubsystem die Tendenz, daß das Fahrzeug beim Planieren nach hinten auf seine Hinterräder kippt, reduziert oder ganz unterbunden wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Ein bevorzugter erfindungsgemäßer Skid-Steer-Loader ist als Vertikalhubtyp ausgebildet und enthält einen Hubarm, ein daran befestigtes Werkzeug, insbesondere eine verschwenkbare Schaufel, sowie obere und untere Lenker, welche mit dem Fahrzeug verbunden sind. Im hinteren Fahrzeugbereich oder hinter der Fahrerkabine erstreckt sich ein mit dem Fahrzeugrahmen verbundener Pfosten oder ein tragendes Bauteil nach oben. Der Pfosten bildet einen oberen, hinteren Bereich des Fahrzeugs, an dem der obere Bereich oder das obere Ende des oberen Lenkers an einer Stelle angelenkt ist, die im wesentlichen über und hinter dem gewöhnlichen Aufenthaltsort der Bedienungsperson auf dem Fahrzeug, insbesondere dem Fahrersitz in der Fahrerkabine, liegt. Der untere Bereich oder das untere Ende des oberen Lenkers ist am hinteren Bereich des Hubarms angelenkt. Der untere Lenker erstreckt sich zwischen einem Anlenkpunkt im mittleren Fahrzeugbereich und einem Anlenkpunkt im hinteren Bereich des Hubarms.
Die erfindungsgemäßen oberen und unteren Lenker bewirken, daß die Schaufel innerhalb eines anfänglichen Aufwärtsbewegungsbereichs im wesentlichen senkrecht angehoben wird. Daher zieht sich die Schaufel beim anfänglichen Anheben großer Objekte nicht unter diesen heraus. Der vertikale Weg der Schaufel im anfänglichen Aufwärtsbewegungsbereich erlaubt auch dann ein Anheben der Schaufel, wenn das Fahrzeug nahe einem Lastwagen steht. Dabei muß die Bedienungsperson das Fahrzeug nicht zurücksetzen, um ein Anstoßen der angehobenen Schaufel an den Lastwagen zu vermeiden.
Wenn die Schaufel über ihren anfänglichen Aufwärtsbewegungsbereich hinaus ihre Bewegung nach oben fortsetzt, veranlassen die erfindungsgemäßen oberen und unteren Lenker, daß die Schaufel innerhalb ihres gesamten oberen Bewegungsbereichs nach vorn bewegt wird. Dadurch läßt sich die Schaufel beim Anheben innerhalb ihres oberen Bewegungsbereichs bezüglich des Laders nach vorn über einen Lastwagen schieben. Die Bedienungsperson braucht das Laderfahrzeug dabei nicht vorzufahren, um die Schaufel zum Abkippen über den Lastwagen zu positionieren. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erreicht die Schaufel ihre maximale Vorwärtsposition bei maximaler Schaufelhöhe. Wenn das Fahrzeug für das Anheben einer großen Last ausgelegt ist, ist es durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Bedienungsperson möglich, die Schaufel mit der Last nach oben in einen Lastwagen zu heben, ohne daß das Fahrzeug nach vorn kippt, da die Schaufel sich nicht nennenswert nach vorn bewegt, bis sie ihre höchste Position erreicht hat.
Der erfindungsgemäße obere Lenker ist im wesentlichen hinter der Fahrerkabine und über dem Fahrersitz in der Fahrerkabine an dem Pfosten angelenkt. Der Verbindungspunkt zwischen dem oberen Lenker und dem Fahrzeug liegt damit erfindungsgemäß weiter hinten als Anlenkpunkte bei aus dem Stand der Technik bekannten Vertikalhublader-Mechanismen. Der an der genannten Stelle liegende Verbindungspunkt zwischen dem oberen Lenker und dem Pfosten ermöglicht es, daß der erfindungsgemäße obere Lenker vertikaler ausgerichtet wird, als Lenker des Standes der Technik. Durch den vertikaler ausgerichteten oberen Lenker lassen sich die über diesen Lenker auf das Fahrzeug übertragenen und während Planierarbeiten auftretenden Kräfte reduzieren. Wegen der relativ kleinen, durch den oberen Lenker auf das Fahrzeug übertragene Kräfte, neigt das Fahrzeug bei Planierarbeiten weniger dazu, nach hinten auf seine Hinterräder zu kippen. Desweiteren verläuft die Kraft in dem erfindungsgemäßen oberen Lenker längs einer Linie, die sich relativ nahe zum Kontaktpunkt zwischen den Hinterrädern und dem Boden erstreckt, wobei dieser Kontaktpunkt der relevante Kippunkt des Fahrzeugs bei der Durchführung der Planierarbeiten ist. Daher ist der durch den erfindungsgemäßen oberen Lenker festgelegte Momentarm (Abstand zwischen der Kraft und dem Drehpunkt) relativ klein und das an das Fahrzeug angelegte Drehmoment entsprechend gering. Durch die Ausrichtung des erfindungsgemäßen oberen Lenkers, die einen kleinen Momentarm bezüglich des Drehpunktes des Fahrzeugs festlegt, wird die Tendenz des Fahrzeugs, nach hinten um die Hinterräder zu kippen, reduziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nimmt der Winkel zwischen der Ausrichtung des oberen Lenkers (d. h. insbesondere die Verbindungslinie zwischen den Anlenkpunkten des oberen Lenkers) und der Horizontalen bei abgesenktem Hubarm einen Wert zwischen 30° und 60°, vorzugsweise einen Wert zwischen ungefähr 45° und 50°, bzw. einen Wert um 50° ein.
Eine harmonische Gesamtgestaltung des Fahrzeugs ergibt sich durch eine bogenförmige, zum Fahrzeugäußeren ausgewölbte Ausbildung des oberen Lenkers. Die oberen Lenker können damit bei abgesenktem Hubarm eine im wesentlichen kreisbogenförmige Verbindung zwischen Fahrzeugkabinendach und hinterem Fahrzeugbereich bilden.
Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1
eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Skid-Steer-Loaders mit einer Laderschaufel, die in abgesenkter Stellung den Boden berührt,
Fig. 2
eine Seitenansicht des Skid-Steer-Loaders gemäß Fig. 1, bei dem die Laderschaufel in eine mittlere Stellung angehoben ist,
Fig. 3
eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Skid-Steer-Loaders, bei dem die Laderschaufel auf maximale Höhe angehoben ist,
Fig. 4
eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Skid-Steer-Loaders mit einer abgesenkten Laderschaufel, in der die an verschiedenen Fahrzeugelementen angreifenden Kräfte schematisch dargestellt sind, die wirken, wenn die Laderschaufel während einer Bodenglättarbeit den Boden berührt.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen eine bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Skid-Steer-Loader-Fahrzeugs 10 mit angetriebenen Vorder- und Hinterrädern 12, 14. Das Fahrzeug 10 wird wie bei üblichen Skid-Steer-Loadern gelenkt, indem die Bedienungsperson Steuerelemente betätigt, um die Räder der rechten und der linken Fahrzeugseite mit unterschiedlichen Drehzahlen anzutreiben. Das Fahrzeug 10 trägt ein Arbeitswerkzeug oder eine Laderschaufel 16, das bzw. die an zwei Hubarmen 18 befestigt ist, welche auf beiden Seiten des Fahrzeugs 10 positioniert sind und ihrerseits mittels eines Lenkermechanismus 20 mit dem Fahrzeug 10 verbunden sind. Die Schaufel 16 ist verschwenkbar am vorderen Ende 22 der Hubarme 18 angelenkt. Ein Hydraulikschwenkzylinder 24 erstreckt sich zwischen der Schaufel 16 und den Hubarmen 18 und dient der Einstellung der Kippstellung zwischen der Schaufel 16 und den Hubarmen 18. Die Bedienungsperson kann durch Betätigung der Schwenkzylinder 24 die Schaufel 16 verkippen und ihren Inhalt entleeren.
Die Hubarme 18 und die Lenkermechanismen 20, mittels derer die Hubarme 18 am Fahrzeug 10 angelenkt sind, sind auf der rechten und der linken Fahrzeugseite im wesentlichen identisch ausgebildet. Daher wird im folgenden lediglich die Anordnung auf der linken Fahrzeugseite näher beschrieben.
Der Hubarm 18 ist an dem Fahrzeug 10 durch den Lenkmechanismus 20 gekoppelt, welcher einen oberen Hubarmlenker 26 und einen unteren Hubarmlenker 28 enthält. Der untere Hubarmlenker 28 erstreckt sich zwischen einem mittleren Bereich 30 des Fahrzeugrahmens 32 und dem hinteren Bereich oder Ende 34 des Hubarms 18. Der obere Hubarmlenker 26 ist gelenkig mit dem hinteren Ende 34 des Hubarms 18 gekoppelt und erstreckt sich von diesem nach oben und vorn. Der obere Bereich 36 bzw. das obere Ende des oberen Hubarmlenkers 26 ist gelenkig an einem tragenden Bauelement oder Pfosten 38 befestigt, welcher Teil des Fahrzeugs 10 ist und sich von dem Hauptrahmen 32 des Fahrzeugs 10 aus nach oben erstreckt. Der Pfosten 38 ist am hinteren Ende des Fahrzeugrahmens 32, bzw. hinter der Fahrerkabine 40, an dem Fahrzeugrahmen 32 befestigt. Der obere Abschnitt des Pfostens 38 dient als oberer, hinterer Bereich des Fahrzeugs 10, an dem der obere Hubarmlenker 26 angelenkt ist. Ein nicht näher dargestelltes Träger- oder Versteifungsteil erstreckt sich zwischen den oberen Bereichen 42 oder oberen Enden des rechten und des linken Pfostens 38.
Die Fahrerkabine 40 enthält einen Fahrersitz und Steuerelemente, die sich durch die Bedienungsperson betätigen lassen, um das Fahrzeug 10 zu fahren und zu lenken, sowie zur Betätigung der Schaufel 16 und der Hubarme 18. Am Pfosten 38 und dem Fahrzeugrahmen 32 ist ein Überschlagschutz 44 befestigt, der die Bedienungsperson im Falle eines Umkippens des Fahrzeugs 10 schützt. Der Überschlagschutz 44 läßt sich nach oben verschwenken, um Zugang zu dem Fahrzeugraum unter dem Fahrersitz zu gewähren, was Gegenstand einer europäischen Patentanmeldung mit der Priorität US 954,290 vom 17. Oktober 1997 ist, auf deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Der Überschlagschutz 44 ist am oberen Ende 42 des Pfostens 38 angelenkt. Der Bodenbereich und der Sitz der Fahrerkabine 40 sind an dem Überschlagschutz 44 befestigt, so daß der Sitz und der Bodenbereich zusammen mit dem Überschlagschutz 44 nach oben schwenkbar sind.
Es können nicht näher dargestellte Querträger vorgesehen sein, die sich quer zu der Fahrzeugausrichtung zwischen dem rechten und dem linken oberen Hubarmlenker 26 erstrecken, um den Lenkermechanismen 20 eine ausreichende Steifigkeit zu verleihen, wenn diese mit den Hubarmen 18 und der Schaufel 16 angehoben werden. Ein derartiger Querträger kann sich zwischen dem rechten und dem linken oberen Hubarmlenker 26 erstrecken und am in Fig. 4 gezeigten Punkt J angreifen. Es können auch zusätzliche Querträger an anderen Stellen der oberen Hubarmlenker 26 vorgesehen sein.
Ein Hubmechanismus oder Hydraulikhubzylinder 46, wie er in den Figuren 2 und 3 zu sehen ist, erstreckt sich zwischen dem Fahrzeugrahmen 32 und dem hinteren Ende 34 des Hubarms 18. Die Bedienungsperson kann durch Betätigung von Steuerelementen den Hydraulikhubzylinder 46 ausfahren, um den Hubarm 18 und die Schaufel 16 anzuheben. Um den Hubarm 18 und die Schaufel 16 abzusenken, bedient die Bedienungsperson die Steuerelemente so, daß der Hydraulikhubzylinder 46 eingefahren wird. Wenn die Bedienungsperson den Hydraulikhubzylinder 46 ausfährt und damit den Hubarm 18 anhebt, dienen der obere Hubarmlenker 26 und der untere Hubarmlenker 28 dazu, die Schaufel 16 im anfänglichen Hubbereich 48 ihrer Aufwärtsbewegung über eine im wesentlichen vertikale Bahn zuführen. Wird die Schaufel 16 innerhalb ihres oberen Bewegungsbereichs 50, der oberhalb ungefähr der Hälfte des Aufwärtsweges liegt, bewegt, so werden die Schaufel 16 und der Hubarm 18 durch den oberen und den unteren Hubarmlenker 26, 28 beim Anheben in Richtung nach oben und vorn geführt.
Da während des anfänglichen Hubbereichs 48 die Schaufel 16 im wesentlichen senkrecht nach oben bewegt wird, braucht die Bedienungsperson den Lader 10 nicht von einem Lastwagen oder einem anderen Behälter, in den der Inhalt der Schaufel 16 entleert werden soll, zurückzufahren. Die Schaufel 16 wird während des Anhebens durch den anfänglichen Hubbereich 48 automatisch im wesentlichen senkrecht angehoben, so daß die Bedienungsperson keine zusätzlichen Steuerungen vornehmen muß.
Wenn die Schaufel 16 nach oben durch ihren oberen Bewegungsbereich 50 wandert, werden die Schaufel 16 und der Hubarm 18 aufwärts und etwas nach vorn bewegt. Hierdurch läßt sich die Schaufel 16 über einen Lastwagen oder einen anderen Behälter, in den die Bedienungsperson den Inhalt der Schaufel 16 entleeren will, bewegen. Daher braucht die Bedienungsperson das Fahrzeug 10 nicht nach vorn zu fahren oder zusätzliche Fahrzeugsteuerungen zu bedienen, um die Schaufel 16 über den Lastwagen oder den Behälter, in den der Inhalt der Schaufel 16 gefüllt werden soll, zu positionieren. Der durch die vorliegende Erfindung vorgegebene Schaufelweg 52, ermöglicht es der Bedienungsperson, die Schaufel 16 in relativ einfacher Weise wunschgemäß zu betätigen, ohne daß eine Vielzahl von Manipulationen verschiedener Steuerelemente erforderlich wären.
Innerhalb des oberen Bewegungsbereichs 50 bewegt sich beim Anheben die Schaufel 16 stetig nach vorn. Die Schaufel 16 erreicht ihre am weitesten nach vorn ausladende Stellung oder ihre maximale Reichweite erst, wenn sie ihre maximale Höhe einnimmt, die in Fig. 3 gezeigt ist. Aus diesem Grund neigt das Laderfahrzeug 10 nicht zur Instabilität, wenn die Schaufel 16 in eine mittlere Höhe teilweise angehoben ist, da das Fahrzeug 10 in der Lage ist, eine Last über die Kante eines Lastwagens zu heben, bevor die Schaufel 16 ihre vorderste Lage einnimmt.
Im folgenden werden die Vorteile näher beschrieben, die sich aus der Verwendung des Lenkermechanismus 20 gemäß der vorliegenden Erfindung bei Planier- oder Nivellierarbeiten ergeben. Um Planierarbeiten auszuführen, läßt die Bedienungsperson im wesentlichen den gesamten Druck aus dem Hydraulikhubzylinder 46 ab, wodurch die Schaufel 16 durch ihr Gewicht und das Gewicht des Hubarms 18 nach unten auf den Boden gedrückt wird. Die Bedienungsperson kann nun das Fahrzeug 10 nach hinten fahren und die Schaufel 16 über den Boden schleifen lassen, so daß die Bodenoberfläche beim Rückwärtsfahren planiert wird. Da im wesentlichen kein Druck in dem Hydraulikhubzylinder 46 herrscht nimmt die Schaufel 16 eine Schwimmstellung ein und kann sich unter Berücksichtigung des auf ihr lastenden Gewichtes frei nach oben und unten bewegen, während das Fahrzeug 10 rückwärts fährt. Dieser Freiheitsgrad erlaubt es, mit der Schaufel 16 die Oberfläche des Bodens zu glätten, wobei die Oberfläche im wesentlichen dem bestehenden Bodenniveau entspricht.
Bei im wesentlichen drucklosem Hydraulikhubzylinder 46 wird das Gewicht der Schaufel 16 und des Hubarms 18 an drei Stellen getragen: dem Kontaktpunkt H zwischen der Schaufel 16 und dem Boden, dem Punkt M, an dem der untere Hubarmlenker 28 mit dem Hubarm 18 verbunden ist, und dem Punkt J, an dem der obere Hubarmlenker 26 mit dem Hubarm 18 verbunden ist. Der Gewichtsanteil von Hubarm 18 und Schaufel 16, der von dem oberen und unteren Hubarmlenker 26, 28 getragen wird, wird auf den Fahrzeugrahmen 32 übertragen. Diese Kräfte werden an den Orten K und L, an denen der obere und der untere Hubarmlenker 26, 28 mit dem Fahrzeug 10 gekoppelt sind, auf das Fahrzeug 10 übertragen. Die Kraft des Hubarms 18 und der Schaufel 16, die von dem unteren Hubarmlenker 28 übernommen wird, wird am Punkt L, an dem der untere Hubarmlenker 28 an das Fahrzeug 10 gekoppelt ist, auf das Fahrzeug 10 übertragen. Sie ist in Richtung des unteren Hubarmlenkers 28 entlang der Linien B und B' ausgerichtet. Die Kraft des Hubarms 18 und der Schaufel 16, die von dem oberen Hubarmlenker 26 übernommen wird, wird am Punkt K, an dem der obere Hubarmlenker 26 mit dem Fahrzeug 10 gekoppelt ist, auf das Fahrzeug 10 übertragen. Diese Kraft weist in Richtung der Linie C, welche auf den Verbindungspunkten J und K zwischen dem oberen Hubarmlenker 26 und dem Pfosten 38 bzw. dem Hubarm 18 verläuft.
Fig. 4 zeigt das erfindungsgemäße Zusammenspiel mehrerer Kräfte beim Planieren. Übliche Lader mit vertikalem Hub weisen einen oberen Lenker auf, der ungefähr an der Stelle I an dem Fahrzeug angelenkt ist. Die US-A-5,542,814 gibt hierfür ein Beispiel. Der obere Lenker dieser bekannten Lader erstreckt sich gewöhnlich ungefähr zwischen dem in Fig. 4 dargestellten Punkt I und dem hinteren Ende des Hubarms, nahe dem Punkt J. Während der Planierarbeiten muß der obere Lenker des Standes der Technik einen Gewichtsanteil des Hubarms und der Schaufel tragen. Der obere Lenker solch eines Laders kann während der Planierarbeiten Zugkräften ausgesetzt zu sein, welche in dem Punkt I auf das Fahrzeug übertragen werden. Diese Kräfte können das Fahrzeug veranlassen, um den Punkt E im Uhrzeigersinn zu wippen und nach hinten um die Hinterräder zu kippen. Die am Punkt I an dem Fahrzeug angreifende Kraft begründet ein Drehmoment, welches durch die Größe der an dem Punkt I wirkenden Kraft multipliziert mit dem Abstand F zum Drehpunkt E, dem Kontaktpunkt zwischen dem Hinterrad und dem Boden, bestimmt ist.
Die vorliegende Erfindung begründet eine Verbindung zwischen dem oberen Hubarmlenker 26 und dem Fahrzeug 10 am Punkt K, welcher wesentlich weiter hinten als der Punkt I des Standes der Technik liegt. Die Linie C repräsentiert die Richtung der Zugkraft, welcher der erfindungsgemäße obere Hubarmlenker 26 ausgesetzt ist. Die Linie C ist daher auch die Richtung, in der die Kraft A an dem Fahrzeug 10 im Punkt K angreift. Die längs der Linie C ausgerichtete Kraft A, verläuft näher zu dem Drehpunkt E als die entsprechende Kraft des Standes der Technik, die am Punkt I angreift und längs der Linie D wirkt. Mit anderen Worten, der Abstand G ist kleiner als der Abstand F, und daher verläuft die Linie C näher zum Punkt E als die Linie D. Daher ist der durch die im erfindungsgemäßen oberen Hublenker 26 wirkende Kraft definierte Momentarm G kleiner als der Momentarm F, der durch die an dem Punkt I wirkenden Kraft gemäß dem Stand der Technik begründet ist. Die erfindungsgemäße Kraft A hat daher ein Drehmoment zur Folge, welches kleiner ist als das Drehmoment, welches sich aus der Lenkeranordnung des Standes der Technik ergibt, so daß erfindungsgemäß die Kipptendenz des Fahrzeugs verringert wird.
Desweiteren ist die Größe der sich erfindungsgemäß ergebenden Kraft A kleiner als die am Verbindungspunkt I angreifende Kraft des Standes der Technik. Der obere und der untere Hubarmlenker tragen beim Planieren einen Teil des Gewichts des Hubarms 18 und der Schaufel 16. Da die Winkelausrichtung des oberen Hubarmlenkers 26 zunimmt (senkrechter wird), wenn der Anlenkpunkt vom Punkt I (bei dem der Lenker gemäß dem Stand der Technik einen Winkel mit der Senkrechten von ungefähr 70° einschließt) zu dem Punkt K (bei dem der erfindungsgemäße obere Hubarmlenker 26 von der Vertikalen ungefähr um 50° abweicht) übergeht, nimmt die Zugkraft in dem oberen Hubarmlenker 26 ab. Mit abnehmender Kraft in dem oberen Hubarmlenker 26 nimmt die an das Fahrzeug 10 übertragene Kraft A entsprechend ab, so daß die erfindungsgemäß an das Fahrzeug 10 angelegte Kraft A kleiner ist als die Kraft die gemäß des Standes der Technik an den Punkt I angreift. Da die über den erfindungsgemäß angelenkten oberen Hubarmlenker 26 auf das Fahrzeug 10 übertragene Kraft kleiner ist als die Kraft, die über einen gemäß dem Stand der Technik angelenkten oberen Lenker an dem Fahrzeug angreift, ist bei der Erfindung auch der über die oberen Hubarmlenker 26 auf das Fahrzeug 10 übertragene Drehmomentbetrag entsprechend kleiner als beim Stand der Technik. Der erfindungsgemäße obere Hubarmlenker 26 hat daher eine geringere Tendenz, das Fahrzeug um seine Hinterräder 14 nach hinten zu kippen, als es bei einem Ladersystemen gemäß dem Stand der Technik der Fall ist. Bei dem erfindungsgemäß ausgerüsteten Fahrzeug 10 werden daher die Vorderräder 12 während einer Rückwärtsfahrt beim Planieren besser auf dem Boden gehalten.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung des Fahrzeugs 10, in der einige während des Planierens auftretende Kräfte dargestellt sind. Der Hubarm 18 und die Schaufel 16 sind als ein Teil dargestellt, da sie während des Planierens im wesentlichen als ein Teil wirken. Die Kraftpfeile A und A' verlaufen längs der Linie C und repräsentieren die auf den oberen Hubarmlenker 26 wirkende Zugkraft. Der Kraftpfeil A repräsentiert die Kraft, die von dem oberen Hubarmlenker 26 auf den im oberen Ende 42 des Pfostens 38 liegenden Punkt K des Fahrzeugs 10 übertragen wird. Der Kraftpfeil A' repräsentiert die Kraft, die von dem oberen Hubarmlenker 26 auf den Punkt J des Hubarms 18 übertragen wird. Die Kräfte B und B' repräsentieren die Druckkräfte, die durch den unteren Hubarmlenker 28 ausgeübt werden. Der Kraftpfeil B repräsentiert auch die Kraft, die von dem unteren Hubarmlenker 28 auf den Punkt L des Fahrzeugs 10 übertragen wird. Der Kraftpfeil B' repräsentiert die Kraft, die von dem unteren Hubarmlenker 28 auf den Punkt M des Hubarms 18 übertragen wird.
Bei Planierarbeit wird ein Teil des Gewichts der Schaufel 16 und des Hubarms 18 von dem oberen und unteren Hubarmlenker 26, 28 getragen. Dabei steht der obere Hubarmlenker 26 unter Zugspannung, während der untere Hubarmlenker 28 einer Druckkraft ausgesetzt ist. Da die Winkelausrichtung des oberen Hubarmlenkers 26 gegenüber der eher horizontalen Ausrichtung des Standes der Technik erfindungsgemäß steiler (vertikaler) verläuft, nehmen die Zugkraft in dem oberen Hubarmlenker 26 und die Druckkraft in dem unteren Hubarmlenker 28 gegenüber dem Stand der Technik ab. Die Druckkraft B in dem unteren Hubarmlenker 28 wird über den Punkt L auf das Fahrzeug 10 übertragen. Die Kraft B ist derart ausgerichtet, daß sie ein Drehmoment auf das Fahrzeug 10 überträgt, welches das Fahrzeug 10 um den Punkt E gegen den Uhrzeigersinn drängt und damit die Vorderräder 12 auf den Boden drückt. Bei Verwendung des Verbindungspunktes K nimmt die Druckkraft B gegenüber dem Stand der Technik zwar ab, das heißt die Kraft B drückt die Vorderräder 12 mit einer geringeren Kraft auf den Boden als es beim Stand der Technik der Fall wäre. Wird jedoch, wie es die Erfindung vorsieht, der Verbindungspunkt des oberen Hubarmlenkers 26 von Punkt I auf Punkt K verlegt, so nimmt die Zugkraft im oberen Hubarmlenker 26 um einen Betrag ab, der um so viel größer ist als die Abnahme der Kraft B, daß im Ergebnis die Vorderräder 12 des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 10 bei Planierarbeiten eine größere Tendenz haben auf dem Boden zu bleiben, als es bei einem Fahrzeug des Standes der Technik der Fall ist.
Auch wenn die Erfindung lediglich anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen.

Claims (13)

  1. Laderfahrzeug mit einem Hubarm (18), dessen hinterer Bereich (34) mittels einer Lenkeranordnung (20) an dem Fahrzeug (10) angelenkt ist und an dessen vorderem Bereich (22) ein durch den Hubarm (18) anhebbares Werkzeug (16) anbringbar ist, wobei die Lenkeranordnung (20) wenigstens einen oberen Lenker (26) und einen unteren Lenker (28) aufweist und der obere Lenker (26) einenends am Fahrzeug (10) und anderenends im hinteren Bereich (34) des Hubarms (18) angelenkt ist und sich bei abgesenktem Hubarm (18) ausgehend von der fahrzeugseitigen Anlenkstelle (K) im wesentlichen schräg nach hinten und unten erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die fahrzeugseitige Anlenkstelle (K) des oberen Lenkers (26) im oberen, hinteren Bereich (42) des Fahrzeugs (10) befindet.
  2. Laderfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei abgesenktem Hubarm (18) der Winkel zwischen der Ausrichtung des oberen Lenkers (26) und der Horizontalen einen Wert zwischen 30° und 60° einnimmt.
  3. Laderfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel einen Wert zwischen ungefähr 45° und 50° einnimmt.
  4. Laderfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der zwischen seinen Anlenkstellen (J, K) liegende Bereich des oberen Lenkers (26) im wesentlichen bogenförmig ausgebildet ist.
  5. Laderfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf beiden Fahrzeugseiten je ein Hubarm (18) längs der Fahrzeugausrichtung erstreckt und die Lenkeranordnung (20) wenigstens zwei obere Lenker (26) und zwei untere Lenker (28) aufweist, die jeweils den zugehörigen Hubarm (18) mit der Fahrzeugstruktur (32, 38) verbinden.
  6. Laderfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug (10) einen Fahrerstand oder eine Fahrerkabine (40) für eine Bedienungsperson aufweist und die Anlenkstelle (K) des oberen Lenkers (26) am Fahrzeug (10) im wesentlichen hinter und oberhalb der Bedienungsperson liegt.
  7. Laderfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug (10) einen Fahrzeugrahmen (32) aufweist, von dem wenigstens ein tragendes Bauteil oder ein Pfosten (38) im wesentlichen nach oben ragt, wobei das tragende Bauteil oder der Pfosten (38) im wesentlichen im hinteren Fahrzeugbereich bzw. hinter der Bedienungsperson angeordnet ist und in seinem oberen Bereich eine Anlenkstelle (K) für den oberen Lenker (26) aufweist.
  8. Laderfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Lenker (28) mit seinem vorderen Ende im mittleren Bereich (30) des Fahrzeugs (10) und mit seinem hinteren Ende im hinteren Bereich (34) des Hubarms (18) angelenkt ist und daß die Anlenkpunkte (L, M) des unteren Lenkers (28) tiefer als die entsprechenden Anlenkpunkte (K, J) des oberen Lenkers (26) liegen.
  9. Laderfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubarm (18) und die Lenkeranordnung (20) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sich ein Ladersystem nach Art eines Vertikalhubsystems ergibt.
  10. Laderfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubarm (18) und die Lenkeranordnung (20) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß innerhalb eines unteren, anfänglichen Bewegungsbereichs (48) des Hubarms (18) die Hubbahn (52) des Werkzeugs (16) im wesentlichen vertikal verläuft.
  11. Laderfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubarm (18) und die Lenkeranordnung (20) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß im wesentlichen innerhalb des ganzen oberen Bewegungsbereichs (50) des Hubarms (18) das Werkzeug (16) beim Anheben gleichzeitig nach vorn bewegt wird.
  12. Laderfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubarm (18) und die Lenkeranordnung (20) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß das Werkzeug (16) bei der maximalen Hubarmhöhe, seine am weitesten vorn liegende Position einnimmt.
  13. Laderfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein sich zwischen dem Fahrzeugrahmen (32) und dem Hubarm (18) erstreckender Hubmechanismus, insbesondere ein Hydraulikhubzylinder (46) angeordnet ist, der zum Anheben des Hubarms (18) ausfahrbar ist.
EP98119188A 1997-10-17 1998-10-12 Laderfahrzeug Expired - Lifetime EP0909854B1 (de)

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US08/953,495 US6132163A (en) 1997-10-17 1997-10-17 Boom arm linkage mechanism

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