EP1045941B1 - Mobile lademaschine mit frontladeausrüstung - Google Patents

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EP1045941B1
EP1045941B1 EP98945307A EP98945307A EP1045941B1 EP 1045941 B1 EP1045941 B1 EP 1045941B1 EP 98945307 A EP98945307 A EP 98945307A EP 98945307 A EP98945307 A EP 98945307A EP 1045941 B1 EP1045941 B1 EP 1045941B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tipping
fulcrum
cylinder
shovel
lever
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98945307A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1045941A1 (de
Inventor
Heinrich Arck
Robert HÖLLWART
Gustav Leidinger
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.)
CNH Industrial Baumaschinen GmbH
Original Assignee
O&K Orenstein and Koppel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by O&K Orenstein and Koppel GmbH filed Critical O&K Orenstein and Koppel GmbH
Publication of EP1045941A1 publication Critical patent/EP1045941A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1045941B1 publication Critical patent/EP1045941B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/08—Superstructures; Supports for superstructures
    • E02F9/0841—Articulated frame, i.e. having at least one pivot point between two travelling gear units
    • 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
    • E02F3/3411—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 of the Z-type

Definitions

  • the invention relates to a mobile loading machine with Front loading equipment, in particular construction machine, with a with the rear end on a front frame part of the Loading machine rotatably mounted in a Hubrahmenburntician Lifting frame, by means of at least one lifting cylinder can be raised and lowered, wherein at the front end of the lifting frame in a bucket fulcrum a working bucket, fork or the like.
  • Toggle holder Is hinged and being in a middle Range of the lifting frame in a rocker arm pivot point Toggle holder is hinged to a rocker arm whose lower end articulated in a Kippzylinderanlenk Vietnamese connected to a tilting cylinder at the other end articulated in a tilt cylinder pivot point on the frame part is, and its upper end in a tilt rod fulcrum hinged on a tilt rod, with her other End above the blade fulcrum in a Kippstangenanschddling is hinged to the working bucket.
  • Wheel loaders are essentially divided into two areas of use, namely earthmoving and industrial use.
  • the Z-kinematics meets the requirements the earth movement in an advantageous manner, since they are in the area the lower Hubrahmenwolf has large breaking forces and the bucket tilts back while lifting to Transport to avoid material losses, and in the upper Lifting area when dumping the bucket enough holding forces having.
  • the course of the holding force over the Bucket angle in the upper position of the lifting frame is however so that it is at the furthest forward position of the blade's center of gravity, the minimum value of the holding force reached.
  • GB 2,266,291 A is a generic loading machine known with front-loading equipment, which in principle consists of only a three-part kinematic chain, namely from a tilt cylinder, a rocker arm and a tilt rod, wherein the tilting cylinder on the rocker arm in different Location can be fixed so that different Kinematikgeometrien are feasible to to meet different requirements.
  • front-loading equipment which in principle consists of only a three-part kinematic chain, namely from a tilt cylinder, a rocker arm and a tilt rod, wherein the tilting cylinder on the rocker arm in different Location can be fixed so that different Kinematikgeometrien are feasible to to meet different requirements.
  • these known Kinematics is still much in need of improvement.
  • the object of the invention is the kinematics of a generic loading machine to improve to all advantageous properties of Z-kinematics, parallel kinematics and industrial kinematics unite and avoid their disadvantages, the Effort and thus the costs of those of a conventional Z-kinematics should not exceed.
  • a second tilt cylinder pivot point for the tilt cylinder is provided, wherein the distance of the second upper Tilting cylinder pivot point related to the tilting pivot point to the Hubrahmenide between 0.01 and 0.12.
  • the tilt cylinder can be the Kinematics thus of the motion sequence as in a Z-kinematics for earthmoving on an industrial kinematic with Change the parallel guide of the implement.
  • the holding force is then in the range of the highest Demand sufficient and follows approximately to the maximum Auskippwinkel the itself reducing needs according to the decreasing Load torque. This also leads to that in the upper Hubrahmenwolf already at horizontal position of the implement the tear forces are great and those in lower ones Hubrahmenwolf are comparable.
  • the lifting frame on a cross-beam, between the rocker fulcrum and the blade fulcrum is arranged and by means of Kipphebelhalterung the Rocker arm carries.
  • this cross-beam is preferred located at a distance from the rocker fulcrum, which is greater than the distance of Kippzylinderanlenkiss to the tilting fulcrum.
  • the kinematics offers the possibility of the crossbar in the raised Stroke position for optimum visibility on the tools as close as possible to the blade fulcrum to arrange.
  • the arrangement of the tilt cylinder in its position to the lifting frame is chosen so that its longitudinal axis approximately parallel and below the Hubrahmenachse is in each Hubrahmengnagnagna and thereby in the upper stroke area, in which the emptying of Shovel takes place in the transport vehicles, through the selected Position results in favorable visibility, because only the relatively thin piston rod of the tilt cylinder in the driver's field of vision. Also in lower lifting frame position at the material intake is the tilt cylinder thereby in a situation that does not obstruct the view.
  • a mobile loading machine is general denoted by L.
  • This loading machine L has a front frame part 13, on which the actual invention Universal kinematics is articulated, whose more accurate Structure of Figures 3 to 6 apparent.
  • the kinematics initially has a lifting frame 1, whose Hub frame axis is designated 16.
  • This lifting frame 1 is at its rear end in a Hubrahmenburntician 14 rotatably mounted on the frame part 13 of the loading machine.
  • the lifting frame 1 is usually made two parallel frame parts. On the frame part 13 is above
  • only an indicated lift cylinder 2 rotates mounted, hinged at its other end on the lifting frame 1 is. By actuating the lifting cylinder 2 is thus the lifting frame 1 can be raised and lowered, namely to the Hubrahmenburntician 14.
  • the lower end of the rocker arm 3 is in a lower first tilt cylinder pivot point 8 or above located upper second Kippzylinderanlenkddling. 9 articulated with a tilt cylinder 7 connected to his other end in a tilt cylinder pivot 11 am Frame part 13 of the loading machine is articulated.
  • the top End of the rocker arm 3 is in a tilt rod pivot 17 hinged to a tilt rod 4, with their other End above the blade fulcrum 6 in a Kippstangenanschddling 21 hinged to the working blade 5 is.
  • the distance d of the cross-beam 10 between the rocker pivot 15 and the Bucket pivot 6 is greater than b + r.
  • FIG. 4 shows a stop 19 of the eye of the piston rod 12 of the tilting cylinder 7 against the eye of the tilting rod 4 or provided against the blade 6.
  • two blade stops 20 provided against the lifting frame 1 in Auskipp ein.
  • FIG. 7 the universal kinematics according to the invention with lifting frame 1 and tilted blade 6 in Transport position shown. It is for application large holding forces in the dumped state of the blade. 6 provided that in upper Hubrahmen ein the ratio the distance m of the axis of the piston rod 12 of the Tilting cylinder 7 to the tilting fulcrum 15 to the distance n the axis of the tilting rod 4 to the blade fulcrum 6, ie m / n is on the order of 0.65 to 0.7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shovels (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Lademaschine mit Frontladeausrüstung, insbesondere Baumaschine, mit einem mit dem hinteren Ende an einem vorderen Rahmenteil der Lademaschine in einem Hubrahmendrehpunkt drehbar gelagerten Hubrahmen, der mittels wenigstens eines Hubzylinders heb- und senkbar ist, wobei am vorderen Ende des Hubrahmens in einem Schaufeldrehpunkt eine Arbeitsschaufel, Gabel oder dgl. angelenkt ist und wobei in einem mittleren Bereich des Hubrahmens in einem Kipphebeldrehpunkt einer Kipphebelhalterung ein Kipphebel angelenkt ist, dessen unteres Ende in einem Kippzylinderanlenkpunkt gelenkig mit einem Kippzylinder verbunden ist, der am anderen Ende in einem Kippzylinderdrehpunkt am Rahmenteil angelenkt ist, und dessen oberes Ende in einem Kippstangendrehpunkt an einer Kippstange angelenkt ist, die mit ihrem anderen Ende oberhalb des Schaufeldrehpunktes in einem Kippstangenanlenkpunkt an der Arbeitsschaufel angelenkt ist.
Bei Radladern unterscheidet man im wesentlichen zwei Einsatzgebiete, nämlich Erdbewegung und Industrieeinsatz. Für die erstgenannte Anwendung ist die sogenannte Z-Kinematik verbreitet. Die Z-Kinematik erfüllt die Anforderungen der Erdbewegung in vorteilhafter Weise, da sie im Bereich der unteren Hubrahmenstellung große Reißkräfte aufweist und die Schaufel beim Anheben zurückkippt, um beim Transport Materialverluste zu vermeiden, und im oberen Hubbereich beim Auskippen der Schaufel genügend Haltekräfte aufweist. Der Verlauf der Haltekraft über dem Schaufelwinkel in oberer Stellung des Hubrahmens ist jedoch so, daß er bei der am weitesten vorne liegenden Position des Schaufelschwerpunktes den Minimalwert der Haltekraft erreicht. Daß diese dennoch in dieser Stellung ausreicht, ist darin begründet, daß in dieser Stellung bereits ein Großteil des Materials aus der Schaufel gefallen ist, so daß sich die Last dadurch stark verringert hat. Dieses macht dieses System für den Industrieeinsatz ungeeignet, da hier das Umschlaggut, wie Rohre, Baumstämme, u.s.w. bis zum Erreichen des größten Auskippwinkels festgehalten bzw. bei Aufnahme vom Stapel für Übergang in die Transportstellung zurückgekippt werden muß. Ein weiterer Nachteil der Z-Kinematik ist der Verlauf der Winkelgeschwindigkeit des Arbeitsgerätes im oberen Stellungsbereich des Hubrahmens. Die Geschwindigkeit nimmt im Bereich großer Auskippwinkel stark ab und dadurch ist ein Ausschlagen von in der Schaufel haftenden Materialresten nur bedingt möglich.
Ein weiteres Merkmal der Z-Kinematik ist, daß die auf die Erfordernisse des Lösens von Material ausgelegte Reißkraft ihren Höchstwert im Bereich waagerechter Schaufel-(Boden)-Stellung hat, mit zunehmendem Ankippwinkel jedoch stark abfällt. Die Reißkraft im maximalen Ankippwinkel ist in der für Transportfahrt üblichen Hubhöhe der Schaufel soweit abgesunken, daß bei starken Bremsverzögerungen und/oder sehr unebenem Gelände die Schaufel nicht mehr mit der nötigen Kraft angepreßt werden kann, was starke Schläge verbunden mit entsprechender Geräuschentwicklung hervorruft.
Für Industriezwecke wird im Regelfall eine Parallelkinematik eingesetzt. Eine solche Parallelkinematik ermöglicht eine über die Hubbewegung des Hubrahmens parallele Schaufelführung, auch ergibt sich ein günstigerer Verlauf der Haltekräfte im oberen Hubrahmenbereich beim Auskippen. Auch ist eine kontinuierliche Zunahme der Winkelgeschwindigkeit gerade im letzten Winkelbereich beim Auskippen gegeben, wodurch das Ausklopfen von in der Schaufel haftendem Material ermöglicht wird. Nachteilig ist bei diesem System, daß zum Lösen des Materials der oder die Kippzylinder nur auf ihrer Ringfläche mit Hydraulikdruck beaufschlagt werden, so daß diese entsprechend groß dimensioniert werden müssen.
Ein weiterer Nachteil der Parallel-Kinematik ist, daß die Kippzylinder am Vorderrahmen des Laders beträchtlich über dem Anlenkpunkt des Hubrahmens angeordnet werden müssen, wodurch sich ein säulenartiger Aufbau des Vorderrahmens ergibt, der die Sicht auf das Arbeitsgerät beeinträchtigt.
Diese Gründe haben unter anderem dazu geführt, daß eigene Kinematik-Systeme für den Industrieeinsatz entwickelt wurden, welche wegen der bei der Z-Kinematik vorherrschenden Vorteile auf dieser basieren, jedoch die Unzulänglichkeiten beim geschilderten Auskippvorgang in oberer Hubrahmenstellung durch weitere Elemente beseitigen. Dies geschieht vorwiegend durch Anbringung eines zusätzlichen Gelenkvierecks zwischen denen das charakteristische Z bildenden Gliedern und dem Arbeitsgerät. Damit kann über den gesamten Winkelbereich des Arbeitsgerätes die erforderliche Haltekraft erreicht werden. Der Industrieeinsatz erfordert bei Verwendung der Staplergabel ein weitgehend paralleles Hochfahren dieser, während beim Einsatz mit Schaufel oder Klammer ein Zurückkippen vorteilhaft ist, um den Lastschwerpunkt näher an das Fahrzeug heranzuführen. Da die Verwirklichung dieser einander widersprechenden Forderungen ohne weitere Vorkehrungen nicht möglich ist, ist man bei der Auslegung eines solchen Systems zu einem Kompromiß gezwungen. Durch geschicktes Auslegen des Kinematiksystems kann man erreichen, daß bei nur mäßigem hinnehmbaren Zurückziehen der anfangs horizontalen Staplergabel sich die ganz zurückgekippte Schaufel oder Klammer beim Hubvorgang in angestrebter Weise stärker zurückzieht. Die durch die zusätzliche Zahl der Glieder der kinematischen Kette gegebenen Möglichkeiten erlauben eine weitgehende, wenn auch mit gewissen Abstrichen die Anforderungen des jeweiligen Einsatzes erfüllende Lösung. Auch hier stehen Systeme mit zwei Kippwerken denen mit nur einem Kippwerk gegenüber. Erstgenannte haben den Nachteil, daß ihre Elemente über den Hubrahmenwangen liegen und die Sicht des Fahrers auf die seitlichen Enden des Transportgutes beim Industrieeinsatz weitgehend verdecken. Deshalb sind Lösungen günstiger, welche nur ein mittig angeordnetes Kippwerk aufweisen, das die Sicht auf die Enden des Ladegutes freiläßt. Diese Kinematiksysteme sind allerdings durch ihre zusätzlichen Elemente aufwendiger und vermindern, da sie im vorderen Hubrahmenbereich angeordnet sind, die Kipplast und damit auch die zulässige Nutzlast.
Aus GB 2,266,291 A ist eine gattungsgemäße Lademaschine mit Frontladeausrüstung bekannt, die im Prinzip aus nur einer dreiteiligen kinematischen Kette besteht, nämlich aus einem Kippzylinder, einem Kipphebel und einer Kippstange, wobei der Kippzylinder am Kipphebel in unterschiedlicher Lage befestigt werden kann, so daß unterschiedliche Kinematikgeometrien realisierbar sind, um unterschiedlichen Anforderungen genügen zu können. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß diese bekannte Kinematik noch wesentlich verbesserungsbedürftig ist.
Aus US-A-3,642 159 ist ein Schaufelrückführungssystem bekannt, bei welchem die Schaufel aus der oberen Auskippstellung in die untere Schürfstellung automatisch zurückgeführt wird. Dabei wird über eine Meßeinrichtung am Schaufelkippzylinder in die Lagesteuerung der Schaufel eingegriffen, in dem das Meßsignal den Steuerschieber der Schaufel betätigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Kinematiksystem einer gattungsgemäßen Lademaschine weiter zu verbessern, um alle vorteilhaften Eigenschaften der Z-Kinematik, der Parallelkinematik und der Industriekinematik in sich zu vereinigen und deren Nachteile zu vermeiden, wobei der Aufwand und damit die Kosten diejenigen einer üblichen Z-Kinematik nicht überschreiten sollen.
Diese Aufgabe wird mit einer mobilen Lademaschine der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
In der Praxis hat sich nach langwierigen Forschungsarbeiten herausgestellt, daß durch diese spezielle erfindungsgemäße Gestaltung, d.h. durch die genaue Lage der Drehpunkte zueinander, der Hebelverhältnisse und die genauen Längen der einzelnen Bauelemente in ihrer speziellen Anordnung die bekannte Kinematik wesentlich verbessert werden kann, wobei weiterhin nur eine einfache dreiteilige kinematische Kette benötigt wird, die aus einem Kippzylinder, einem Kipphebel und einer Kippstange besteht.
Vorzugsweise ist dabei auch vorgesehen, daß am Kipphebel ein zweiter Kippzylinderanlenkpunkt für den Kippzylinder vorgesehen ist, wobei der Abstand des zweiten oberen Kippzylinderanlenkpunktes vom Kipphebeldrehpunkt bezogen auf die Hubrahmenlänge zwischen 0,01 und 0,12 liegt. Durch einfaches Umstecken des Kippzylinders läßt sich die Kinematik somit von dem Bewegungsablauf wie bei einer Z-Kinematik für Erdbewegung auf eine Industriekinematik mit Parallelführung des Arbeitsgerätes umstellen. Dabei ist der untere Kippzylinderanlenkpunkt vorzugsweise für Erdbewegung vorgesehen. In oberer Stellung des Hubrahmens ist die Haltekraft dann auch im Bereich des höchsten Bedarfs ausreichend und folgt annähernd bis zum maximalen Auskippwinkel dem sich reduzierenden Bedarf entsprechend dem sich verringernden Lastmoment. Dies führt auch dazu, daß in oberer Hubrahmenstellung bereits bei waagerechter Stellung des Arbeitsgerätes die Reißkräfte groß und mit denen in unterer Hubrahmenstellung vergleichbar sind.
Im Gegensatz zur Z-Kinematik bleiben hier somit die Reißkräfte über die Hubhöhe des Hubrahmens annähernd konstant. Daher kann mit dem erfindungsgemäßen System beim Lösen des Materials aus fester Wand auch im oberen Hubbereich dieses noch mit hoher Reißkraft gebrochen werden. Das Auskippen erfolgt durch Einleitung von Hydrauliköl in den Kippzylinderringraum.
Die Auskippgeschwindigkeit des Arbeitsgerätes nimmt im letzten Drehwinkelbereich überproportional zu, wodurch sich die Schaufel bis zum Auskippwinkel von 30 bis 35°, bei dem das Material weitgehend entleert ist, in vom Fahrer leicht zu steuernder Geschwindigkeit bewegt, aber die Anschläge beim maximalen Auskippwinkel mit einer hohen Geschwindigkeit erreicht, welche das Ausklopfen festgebackener Materialreste ermöglicht. Durch diesen Geschwindigkeitsverlauf erfolgt auch das Rückkippen der entleerten Schaufel bis etwa zu deren waagerechter Stellung rasch, obwohl hier die volle Zylinderkolbenfläche beaufschlagt wird.
Vorteilhaft weist der Hubrahmen eine Quertraverse auf, die zwischen dem Kipphebeldrehpunkt und dem Schaufeldrehpunkt angeordnet ist und mittels Kipphebelhalterung den Kipphebel trägt. Dabei ist diese Quertraverse bevorzugt in einem Abstand vom Kipphebeldrehpunkt entfernt angeordnet, der größer ist als der Abstand des Kippzylinderanlenkpunktes zum Kipphebeldrehpunkt.
Vorteilhaft ist zur Sichtverbesserung des Fahrers auf die Schaufel der Kippzylinder in etwa parallel zur Hubrahmenlängsachse angeordnet.
Beim Entleeren der Schaufel in ein Transportfahrzeug besteht die Gefahr der Beschädigung der Bordwand durch den Kipphebel. Um dieses zu vermeiden, ist der Kipphebel entsprechend weit vom Schaufeldrehpunkt und so hoch wie möglich oberhalb der Rahmenachse angeordnet, nämlich derart, daß das Verhältnis des Abstandes vom Kippzylinderanlenkpunkt zum Kipphebeldrehpunkt zur Hubrahmenlänge zwischen Kipphebeldrehpunkt und Schaufeldrehpunkt zwischen 0,4 und 0,5 liegt.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 6 und 7.
In unterer Hubrahmenstellung beim. Lösen des Materials mit dem Erfordernis hoher Reißkräfte werden diese durch Beaufschlagung der vollen Fläche des Kippzylinders mit dem Hydraulikdruck aufgebracht. Die Reißkräfte fallen mit zunehmendem Ankippwinkel weniger ab als bei der Z-Kinematik. Es ist ein Charakteristikum der erfindungsgemäßen Kinematik, daß etwa bei einem Ankippwinkel zwischen 35 und 40° die Reißkräfte wieder ansteigen, während sie bei der Z-Kinematik bei weiterem Ankippen gegen Null abfallen würden. Dadurch wird in der Transportstellung der Schaufel das vordere Ende der Kolbenstange des Kippzylinders mit hoher Kraft gegen die Kippstange im Bereich des Kippstangendrehpunktes an der Schaufel gedrückt, so daß sich diese auch bei höheren Verzögerungswerten infolge Bremsens oder unebenen Terrains nicht vom Anschlag löst, sondern ihre Lage relativ zum Hubrahmen und damit auch zum Fahrzeug beibehält. Überdies erlaubt die Eigenschaft des Wiederanstieges der Reißkraft ab dem angegebenen Bereich des Ankippwinkels die Ausführung eines größeren maximalen Ankippwinkels, wodurch gehäuftes Material mit verringerter Gefahr teilweisen Verlustes auch über unebenes Gelände transportiert werden kann. Der beim Ankippen des Arbeitsgerätes nach hinten schwenkende obere Teil des Kipphebels gibt für dieses einen größeren Anbauraum frei, der bei der Z-Kinematik durch den sich nach vorne bewegenden Kipphebel eingeschränkt wird.
Der aufgrund des gegebenen Kippzylinderhubes mögliche Auskippwinkel bei auf den Boden aufgesetzter Schaufelschneide ist so groß, daß der Winkel nicht nur durch den Kippzylinder, sondern durch die Anschläge zwischen Schaufel und Hubrahmen begrenzt wird. Dies bedeutet in dieser Schaufelposition einen Auskippwinkel von deutlich mehr als 90°, wodurch sowohl ein senkrechtes Abstechen von Baugrubenwänden ermöglicht wird als auch die Unterstützung durch Kippbewegungen der Schaufel um den im unwegsamen Gelände festgefahrenen Lader wieder zu befreien. Da die Z-Kinematik in Bodenhöhe der Schaufel nur einen Auskippwinkel von ca. 70° aufweist, löst sich die in den Boden eingestochene Schaufel bei der Ankippbewegung rasch aus diesem. Beim Abziehen des Bodens mit nach unten ragenden Zähnen oder Schaufelschneide in Vorwärtsfahrt liegt hierbei die Schaufel am Hubrahmen an, so daß die großen, aus der Vorschubkraft resultierenden Kräfte wie auch die aus dem ungleichmäßigen Nachgeben des Bodens herrührenden Stöße auf direktem Wege über die Schaufelanschläge in das Fahrzeug geleitet werden. Beim Abziehen mit der Schaufel in Rückwärtsfahrt hat die erfindungsgemäße Kinematik eine wesentlich höhere Haltekraft als die vorbekannten Ausführungen, so daß diese nicht durch Ansprechen des Überdruckventiles des Kippzylinders nachgibt.
Um bei der Transportfahrt sowie Material- und Güterumschlag den Lastschwerpunkt möglichst weit zurückzunehmen, wird das Arbeitsgerät beim Hubvorgang zurückgekippt. Um im Staplereinsatz die Gabelzinken parallel hochfahren zu können, kann durch die Veränderung des Anlenkpunktes des Kippzylinderauges am unteren Teil des Kipphebels diese Parallelität erzielt werden. Dies kann entweder durch Umstecken des Kippzylinders in den zweiten oberen Kippzylinderanlenkpunkt erfolgen oder durch Verschieben des Anlenkpunktes innerhalb der beiden Laschen des Kipphebels mit herkömmlichen technischen Mitteln.
Es wird zwar hierbei die Haltekraft verringert, sie übertrifft aber immer noch die Anforderungen, die sich aus der für die Maschine zulässigen Nutzlast bei Staplereinsatz ergeben.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Kinematik bietet sich die Möglichkeit, die Quertraverse in der angehobenen Hubrahmenstellung zur Erzielung optimaler Sichtverhältnisse auf die Arbeitswerkzeuge möglichst nahe am Schaufeldrehpunkt anzuordnen. Die Anordnung des Kippzylinders in seiner Lage zum Hubrahmen ist dabei so gewählt, daß seine Längsachse annähernd parallel und unterhalb der Hubrahmenachse in jeder Hubrahmenstellung liegt und dadurch im oberen Hubbereich, in welchem die Entleerung der Schaufel in die Transportfahrzeuge erfolgt, durch die gewählte Position sich günstige Sichtverhältnisse ergeben, da nur die relativ dünne Kolbenstange des Kippzylinders im Sichtfeld des Fahrers liegt. Auch in unterer Hubrahmenstellung bei der Materialaufnahme ist der Kippzylinder dadurch in einer Lage, die nicht sichtbehindernd wirkt.
Alle diese erfindungsgemäßen Vorteile, die teilweise in Konflikt zueinander stehen, können überraschend durch die spezielle erfindungsgemäße Kinematik mit ihren exakten Abmessungen der Einzelelemente und ihrer relativen Lage zueinander erreicht werden. Ausgangsbasis für die Definition der Längenverhältnisse ist dabei die Länge des Hubrahmens, die Verhältnisse sind umso günstiger, je weiter der Drehpunkt des Kipphebels zum vorderen Hubrahmenende, gemessen horizontal auf der Verbindungslinie der beiden Lagerstellen an dessen Enden zu liegen kommt.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in
Fig. 1
in Seitenansicht eine erfindungsgemäße mobile Lademaschine im Schaufelbetrieb für Erdbewegung,
Fig. 2
die Lademaschine nach Fig. 1 im Gabelbetrieb für Industrieeinsatz,
Fig. 3 bis 5
die kinematischen Verhältnisse der erfindungsgemäßen Lademaschine,
Fig. 6
in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Lademaschine im Baggerbetrieb beim Befüllen eines Transportfahrzeuges und
Fig. 7
eine Seitenansicht der Kinematik mit Hubrahmen und angekippter Schaufel in Transportstellung.
In den Fig. 1 und 2 ist eine mobile Lademaschine allgemein mit L bezeichnet. Diese Lademaschine L weist ein vorderes Rahmenteil 13 auf, an dem die eigentliche erfindungsgemäße Universalkinematik angelenkt ist, deren genauer Aufbau aus den Figuren 3 bis 6 hervorgeht.
Die Kinematik weist zunächst einen Hubrahmen 1 auf, dessen Hubrahmenachse mit 16 bezeichnet ist. Dieser Hubrahmen 1 ist an seinem hinteren Ende in einem Hubrahmendrehpunkt 14 drehbar am Rahmenteil 13 der Lademaschine gelagert. Dabei besteht der Hubrahmen 1 üblicherweise aus zwei parallelen Rahmenteilen. Am Rahmenteil 13 ist darüber hinaus drehbar ein nur angedeuteter Hubzylinder 2 gelagert, der mit seinem anderen Ende am Hubrahmen 1 angelenkt ist. Durch Betätigung des Hubzylinders 2 ist somit der Hubrahmen 1 heb- und senkbar, und zwar um den Hubrahmendrehpunkt 14.
Am vorderen Ende des Hubrahmens 1 ist in einem Schaufeldrehpunkt 6 eine Arbeitsschaufel 5 angelenkt und im Bereich des vorderen Endes weist der Hubrahmen 1 nahe des Schaufeldrehpunktes 6 ist eine Quertraverse 10 angeordnet, an der zwei parallele Kipphebelhalterungen 11 in Richtung der Mitte des Hubrahmens 1 angeordnet sind, an deren nahe der Mitte des Hubrahmens 1 liegenden Enden ein Kipphebeldrehpunkt 15 für einen Kipphebel 3 vorgesehen ist. Das untere Ende des Kipphebels 3 ist in einem unteren ersten Kippzylinderanlenkpunkt 8 oder einem darüber befindlichen oberen zweiten Kippzylinderanlenkpunkt 9 gelenkig mit einem Kippzylinder 7 verbunden, der an seinem anderen Ende in einem Kippzylinderdrehpunkt 11 am Rahmenteil 13 der Lademaschine angelenkt ist. Das obere Ende des Kipphebels 3 ist in einem Kippstangendrehpunkt 17 an einer Kippstange 4 angelenkt, die mit ihrem anderen Ende oberhalb des Schaufeldrehpunktes 6 in einem Kippstangenanlenkpunkt 21 an der Arbeitsschaufel 5 angelenkt ist.
Während durch Betätigung des Hubzylinders 2 der Hubrahmen 1 gehoben und gesenkt werden kann, kann durch Aus- bzw. Einfahren der Kolbenstange 12 des Kippzylinders 7 der Kipphebel 3 mit der Kippstange 4 bewegt werden und damit die Schaufel 5 verschwenkt werden.
Wird die Kolbenstange 12 des Kippzylinders 7 im Kippzylinderanlenkpukt 8 am Kipphebel 3 angelenkt, so ist die Kinematik für eine Schaufelfunktion geeignet, es ist dann die Funktion wie bei einer Z-Kinematik gegeben (Fig. 1).
Wird demgegenüber die Kolbenstange 12 des Kippzylinders 7 im oberen zweiten Kippzylinderanlenkpunkt 9 angelenkt, was durch einfaches Umstecken möglich ist, wird die Schaufelschneide bzw. Gabel parallel nach oben geführt, dies ist in Fig. 2 dargestellt.
Die obenstehend im einzelnen aufgeführten wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Kinematik werden durch spezielle geometrische Abmessungen bzw. Hebelverhältnisse erreicht, die im einzelnen in Fig. 3 dargestellt sind. Dabei werden folgende Bezeichnungen verwandt:
l =
Hubrahmenlänge des Hubrahmens 1,
l1 =
Länge der Projektion der Verbindungslinie zwischen Kipphebeldrehpunkt 15 und Schaufeldrehpunkt 6 auf die Linie der Hubrahmenlänge 1,
a =
Abstand vom Kipphebeldrehpunkt 15 zum Kippstangendrehpunkt 17,
b =
Abstand vom Kippzylinderanlenkpunkt 8 zum Kipphebeldrehpunkt 15,
c =
Abstand vom Kippstangenanlenkpunkt 21 zum Schaufeldrehpunkt 6,
h =
Höhe des Kipphebeldrehpunktes 15 über der Hubrahmenachse 16,
s =
Länge der Kippstange 4,
g =
Horizontaler Abstand des Kippzylinderdrehpunktes 18 zum Hubrahmendrehpunkt 14,
f =
Vertikaler Abstand des Kippzylinderdrehpunktes 18 zum Hubrahmendrehpunkt 14,
b1 =
Abstand des Kippzylinderanlenkpunktes 9 vom Kipphebelpunkt 15,
d =
Lichter Abstand von Hubrahmentraverse 10 zum Kipphebeldrehpunkt 15,
k =
Länge des ausgefahrenen Kippzylinders 7.
Bezogen auf die Länge 1 des Hubrahmens 1 sind dabei erfindungsgemäß folgende Abmessungen vorgesehen:
  • l1/l = 0,25 bis 0,4,
  • a/l = 0,3 bis 0,35,
  • b/l = 0,14 bis 0,17
  • c/l = 0,2 bis 0,3,
  • h/l = 0,08 bis 0,12,
  • s/l = 0,4 bis 0,5,
  • g/l = 0,07 bis 0,08,
  • f/l = 0,06 bis 0,07,
  • b1/l = 0,01 bis 0,12,
  • b/l1 = 0,4 bis 0,5,
  • k/l = 0,65 bis 0,75.
    • Außerdem ist vorgesehen, daß der Abstand d der Quertraverse 10 zwischen dem Kipphebeldrehpunkt 15 und dem Schaufeldrehpunkt 6 größer ist als b + r.
    Wie aus Fig. 5 hervorgeht, die ein vergrößertes Detail A der Fig. 4 zeigt, ist ein Anschlag 19 des Auges der Kolbenstange 12 des Kippzylinders 7 gegen das Auge der Kippstange 4 oder gegen die Schaufel 6 vorgesehen. Außerdem sind, wie aus Fig. 4 hervorgeht, zwei Schaufelanschläge 20 gegen den Hubrahmen 1 in Auskippstellung vorgesehen.
    Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Lademaschine in Schaufelfunktion beim Beladen eines Transportfahrzeuges 22 mit Bordwänden 23. Dabei ist zum einen zu erkennen, daß durch die Anordnung des Kipphebels im Verhältnis c/l1 = 0,4 bis 0,5 eine Verhinderung einer Bordwandkollision des Kipphebels 3 gewährleistet ist. Außerdem ist zu erkennen, daß durch die erfindungsgemäße Gestaltung besonders gute Sichtverhältnisse für den Fahrer der Lademaschine L gegeben sind. Diese Sichtverhältnisse sind mit dem Bezugszeichen S angedeutet, der Fahrer kann sowohl die Schaufel 5 gut einsehen als auch das Transportfahrzeug 22 bzw. die Bordwände 23.
    Schließlich ist in Fig. 7 die erfindungsgemäße Universalkinematik mit Hubrahmen 1 und angekippter Schaufel 6 in Transportstellung dargestellt. Dabei ist zur Aufbringung großer Haltekräfte im ausgekippten Zustand der Schaufel 6 vorgesehen, daß in oberer Hubrahmenstellung das Verhältnis des Abstandes m der Achse der Kolbenstange 12 des Kippzylinders 7 zum Kipphebeldrehpunkt 15 zum Abstand n der Achse der Kippstange 4 zum Schaufeldrehpunkt 6, also m/n in einer Größenordnung von 0,65 bis 0,7 liegt.

    Claims (7)

    1. Mobile Lademaschine mit Frontladeausrüstung, insbesondere Baumaschine, mit einem mit dem hinteren Ende an einem vorderen Rahmenteil (13) der Lademaschine (L) in einem Hubrahmendrehpunkt (14) drehbar gelagerten Hubrahmen (1), der mittels wenigstens eines Hubzylinders (2) heb- und senkbar ist, wobei am vorderen Ende des Hubrahmens (1) in einem Schaufeldrehpunkt (6) eine Arbeitsschaufel (5), Gabel (5') oder dgl. angelenkt ist und wobei in einem mittleren Bereich des Hubrahmens (1) in einem Kipphebeldrehpunkt (15) einer Kipphebelhalterung (11) ein Kipphebel (3) angelenkt ist, dessen unteres Ende in einem Kippzylinderanlenkpunkt (8) gelenkig mit einem Kippzylinder (7) verbunden ist, der am anderen Ende in einem Kippzylinderdrehpunkt (11) am Rahmenteil (13) angelenkt ist und dessen oberes Ende in einem Kippstangendrehpunkt (17) an einer Kippstange (4) angelenkt ist, die mit ihrem anderen Ende oberhalb des Schaufeldrehpunktes (6) in einem Kippstangenanlenkpunkt (21) an der Arbeitsschaufel (5) angelenkt ist,
      dadurch gekennzeichnet, daß jeweils bezogen auf die Länge 1 des Hubrahmens (1) zwischen Schaufeldrehpunkt (6) und Hubrahmendrehpunkt (14) folgende geometrische Verhältnisse vorgesehen sind:
      Länge l1 der Projektion der Verbindungslinie zwischen Kipphebeldrehpunkt (15) und Schaufeldrehpunkt (6) auf die Linie der Hubrahmenlänge 1: l1/l = 0,25 bis 0,4,
      Abstand a vom Kipphebeldrehpunkt (15) zum Kippstangendrehpunkt (17): a/l = 0,3 bis 0,35,
      Abstand b vom Kippzylinderanlenkpunkt (8) zum Kipphebeldrehpunkt (15): b/l = 0,14 bis 0,17,
      Abstand c vom Kippstangenanlenkpunkt (21) zum Schaufeldrehpunkt (6): c/l = 0,2 bis 0,3,
      Höhe h des Kipphebeldrehpunktes (15) über der Hubrahmenachse (16): h/l= 0,08 bis 0,12,
      Länge s der Kippstange (4) zwischen dem Kippstangenanlenkpunkt (21) und dem Kippstangendrehpunkt (17): s/1 = 0,4 bis 0,5
      horizontaler Abstand g des Kippzylinderdrehpunktes (18) zum Hubrahmendrehpunkt (14): g/l = 0,07 bis 0,08,
      vertikaler Abstand f des Kippzylinderdrehpunktes (18) zum Hubrahmendrehpunkt (14): f/l = 0,06 bis 0,07.
    2. Lademaschine nach Anspruch 1 mit einem zweiten Kippzylinderanlenkpunkt (9) des Kippzylinders (7) am Kipphebel (3),
      dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand b1 des zweiten, oberen Kippzylinderanlenkpunktes (9) vom Kipphebeldrehpunkt (15) bezogen auf die Hubrahmenlänge b1/l = 0,01 bis 0,12 beträgt.
    3. Lademaschine nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Hubrahmen (1) eine Quertraverse (10) aufweist, die zwischen dem Kipphebeldrehpunkt (15) und dem Schaufeldrehpunkt (6) angeordnet ist und mittels Kipphebelhalterung (11) den Kipphebel (3) trägt.
    4. Lademaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
      dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (3) so angeordnet ist, daß das Verhältnis b/l1 = 0,4 bis 0,5 beträgt.
    5. Lademaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
      dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schaufelanschläge (20) gegen den Hubrahmen (1) in Auskippstellung und ein Anschlag (19) des Auges der Kolbenstange (12) des Kippzylinders (7) gegen das Auge der Kippstange (4) oder gegen die Schaufel (6) vorgesehen sind.
    6. Lademaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
      dadurch gekennzeichnet, daß die maximal ausgefahrene Länge k des Kippzylinders (7) bezogen auf die Hubrahmenlänge k/l = 0,65 bis 0,75 ist.
    7. Lademaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
      dadurch gekennzeichnet, daß in oberer Hubrahmenstellung das Verhältnis des Abstandes m der Achse der Kolbenstange des Kippzylinders (7) zum Kipphebeldrehpunkt (15) zum Abstand n der Achse der Kippstange (14) zum Schaufeldrehpunkt (6) m/n = 0,65 bis 0,7 ist.
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