EP1152091B1 - Laderschwinge - Google Patents

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EP1152091B1
EP1152091B1 EP01110548A EP01110548A EP1152091B1 EP 1152091 B1 EP1152091 B1 EP 1152091B1 EP 01110548 A EP01110548 A EP 01110548A EP 01110548 A EP01110548 A EP 01110548A EP 1152091 B1 EP1152091 B1 EP 1152091B1
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EP
European Patent Office
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carrier tube
web
loader arm
loader
recess
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EP01110548A
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EP1152091A3 (de
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Christophe Espanel
Cyrille Vittet
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Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
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Publication date
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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
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/38—Cantilever beams, i.e. booms;, e.g. manufacturing processes, forms, geometry or materials used for booms; Dipper-arms, e.g. manufacturing processes, forms, geometry or materials used for dipper-arms; Bucket-arms
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49616—Structural member making
    • Y10T29/49623—Static structure, e.g., a building component
    • Y10T29/49625—Openwork, e.g., a truss, joist, frame, lattice-type or box beam

Definitions

  • the invention relates to a loader rocker, in particular for a front loader, with a support tube and a method for its production.
  • Loaders are z. B. attached to farm tractors and are vertically movable to lift loads.
  • the loader includes a loader swing arm, at the cantilever end of which a tool is mounted, while the other end is hinged to the farm tractor. Due to the length of the loader and the attacking forces occur in the loader swing significant bending moments.
  • loader swing various measures have been taken to make a fundamentally square tube-like support tube more rigid. For example, it is proposed to nest two U-profiles (TRIMA Professional, BAAS TRIMA front loaders with PowerLink) or two square profiles (Faucheux) closed to 75% and weld them together.
  • two square hollow sections partially open on one broad side are laid together and welded together to form a closed rigid tube.
  • the CH-A-336 789 already shows a support tube in the interior of a fold is introduced.
  • wrinkling is manufacturing technology very expensive and can not be achieved with thick steel sheets.
  • a manufacturing method known from US-A-4 459 786 is concerned only with the production of a hollow profile, so that a plate welded there at the end of the production does not serve as a web, i.e. in the form of a web. as a planar component, which takes over by means of its web surface forces to relieve surrounding and associated with him areas, but to close the hollow profile.
  • a bending-resistant loader swing can be generated with simple and inexpensive to buy on the market semi-finished products.
  • the weight is kept low, it will be needed few and simple welds and the support tubes can be easily formed differently rigid.
  • the predetermined by the design of the web bending strength of the web is not limited by the cross-sectional dimensions of the support tube when the web projects beyond the outer surface of the support tube. In such a case, in addition openings or the like can be inserted or attached to the projecting parts of the web, to which components can be connected. In addition, the web can be held in the production by means of a tool in the correct weld-on position.
  • a smooth surface of the support tube is produced by the fact that the web terminates with its outer surface.
  • the support tube could in principle also have any cross-section, it is advantageous for handling in production and guidance of the forces if the support tube is formed from a tube with a square profile.
  • the support tube may be formed both cylindrical and tapered. The introduction of the recess in the narrow side of the square tube causes the web extends in the direction of the high web of the support tube, where the largest bending moments occur.
  • Conically extending walls or high webs of the support tube make it possible to adapt the load-bearing capacity to the expected or desired force diagram. In this way, a uniform load distribution and an optimized use of materials is achieved.
  • the inventive method for producing the inventive loader rocker makes it possible to support tubes produce various dimensions and in particular with a conical shape.
  • FIG. 1 shows a loader 10 with a loader rocker 12, a console 14, hydraulic motors 16 and a tool 18, which is attached to an unspecified and indicated only by means of a wheel 20 agricultural tractor.
  • the loader 10 is designed in the manner of a front loader, which is used in particular in agriculture or in the municipal sector and lifts loads of up to more than 1000 kg.
  • the loader rocker 12 extends between the bracket 14 and the tool 18 and has a kink of nearly 90 degrees. Due to the attacking forces the loader rocker is formed from a support tube 22 which widens conically in the preferred embodiment, in each case to the bend out in the plane of the drawing.
  • the console 14 is used to connect the loader rocker 12 to the tractor and takes the loader rocker 12 vertically pivotable.
  • the hydraulic motors 16 are used for vertical movement of the loader rocker 12 and are supported at one end on the bracket 14 and the other end on the loader rocker 12 in the buckling region each vertically pivotable from.
  • the hydraulic motors 16 are controlled in a known manner by a hydraulic system on the farm tractor. Between the loader rocker 12 and the tool 18 further hydraulic motors are provided in a known manner, which will not be discussed in more detail.
  • the tool 18 is shown as a blade with the z. As sand or the like. Can be included.
  • the wheel 20 is merely representative of the farm tractor and is a front steerable wheel. Another indicated curve stands for a mudguard.
  • the support tube 22 is shown in detail in section in Figure 2 and contains two formed as a high webs walls 24, formed as transverse webs narrow sides 26, a recess 28 and an inserted web 30th
  • the support tube 22 is designed as a tapered square tube, which is formed from an approximately 6 - 10 mm thick steel sheet.
  • the steel sheet is punched according to a development of the support tube 22, cut, or formed in any other way and then folded in the same direction by 90 degrees. The edging is done such that finally the recess 28 remains. While four bending edges are provided in the embodiment shown, a round, five, six or other tube profile could also be provided.
  • the position shown in Figure 2 corresponds to the actual installation position.
  • the walls 24 are parallel to each other and extend in the vertical direction.
  • the narrow sides 26 likewise run parallel to one another and perpendicular to the walls 24. While the upper narrow side 26 connects the two walls 24, the two lower narrow sides 26, which could also be referred to as an interrupted narrow side 26, terminate at the recess 28, respectively.
  • the width of the recess 28 corresponds substantially to the width of the web 30. If a clearance is selected, the web 30 can be easily inserted into the recess 28 and held by a tool until it is welded to the narrow sides 26. Alternatively, the walls 24 are pressed towards each other and hold the intermediate web 30 frictionally. In the case of a press fit, the recess 28 is first slightly widened, the web 30 then used and the narrow sides 26 then brought under bias to the web 30 to the plant. The expansion can be effected in a simple manner that the web 30 is slightly beveled at the entering into the interior of the support tube 22 end.
  • the web 30 is formed of a flat steel and regular cuboid. In the exemplary embodiment shown, the web 30 on the one hand projects beyond approximately half the height of the interior, while on the other hand it projects beyond the outer surface of the support tube 22 by approximately one sixth in the region of the section. If the male bending forces require it, the web 30 may also extend over the entire interior of the support tube 22 and further over the outer surface thereof.
  • the web 30 is welded to the ends of the narrow sides 26 by fillet welds. If the walls 24 are conical, while the web 30 is cuboid or rectangular, the region of the web 30 projecting beyond the support tube 22 assumes a wedge shape.
  • the web 30 extends only in the region of the support tube 22 between the kink and the console 14. Nevertheless, a web 30 can also be provided in the region between the kink and the tool 18. Differently than illustrated, the web 30 can also extend through the upper narrow side 26.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Laderschwinge, insbesondere für einen Frontlader, mit einem Tragrohr sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Lader werden z. B. an Ackerschlepper angebracht und sind vertikal beweglich, um Lasten anzuheben. Im Falle eines Frontladers enthält der Lader eine Laderschwinge, an deren freitragenden Ende ein Werkzeug angebracht ist, während das andere Ende mit dem Ackerschlepper gelenkig verbunden ist. Aufgrund der Länge der Laderschwinge und der angreifenden Kräfte treten in der Laderschwinge erhebliche Biegemomente auf. Bei bekannten Laderschwingen wurden verschiedene Maßnahmen ergriffen, um ein grundsätzlich vierkantrohrartiges Tragrohr biegesteifer zu machen. So wird beispielsweise vorgeschlagen, zwei U-Profile (TRIMA Professional, BAAS TRIMA Frontlader mit PowerLink) oder zwei zu ca. 75 % geschlossene Vierkantprofile (Faucheux) ineinander zu verschachteln und miteinander zu verschweißen. Nach einem anderen bei Quicke"-Frontladern angewandten Verfahren werden zwei an einer Breitseite teilweise offene Vierkanthohlprofile aneinander gelegt und miteinander verschweißt, um ein geschlossenes biegesteifes Rohr zu bilden.
  • Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird darin gesehen, dass die bekannten Laderschwingen zu teuer sind.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 bzw. 7 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
  • Zwar ist es aus der US-A-4,576,543 bereits bekannt, an eine innen gelegene Wandung eines Tragrohrs und somit parallel zu dieser eine Platte anzuschweißen; diese dient jedoch nur dem Flanschanschluß einer Strebe zwischen zwei Tragrohren und ist eher geeignet, das Tragrohr zu schwächen als zu stärken.
  • Die CH-A-336 789 zeigt bereits ein Tragrohr, in dessen Innenraum eine Falte eingebracht ist. Eine solche Faltengebung ist jedoch fertigungstechnisch sehr aufwendig und bei dicken Stahlblechen nicht zu erreichen.
  • Ein aus der US-A-4 459 786 bekanntes Fertigungsverfahren befaßt sich lediglich mit der Erzeugung eines Hohlprofils, so dass eine dort am Fertigungsende angeschweißte Platte nicht als Steg dient, d.h. als ein flächiger Bauteil, der mittels seiner Stegfläche Kräfte übernimmt, um umgebende und mit ihm verbundene Bereiche zu entlasten, sondern dazu, das Hohlprofil zu schließen.
  • Auf diese Weise kann mit einfachen und kostengünstig auf dem Markt erwerbbaren Halbzeugen eine biegefeste Laderschwinge erzeugt werden. Das Gewicht wird gering gehalten, es werden wenige und einfache Schweißnähte benötigt und die Tragrohre können auf einfache Weise verschieden biegesteif ausgebildet werden.
  • Die durch die Bemessung des Stegs vorgegebene Biegefestigkeit des Stegs wird nicht durch die Querschnittsmaße des Tragrohrs begrenzt, wenn der Steg über die Außenfläche des Tragrohrs übersteht. In einem solchen Fall können in den überstehenden Bereich des Stegs zudem Öffnungen oder dergleichen ein- bzw. angebracht werden, an die Bauteile angeschlossen werden können. Zudem kann der Steg bei der Fertigung mittels eines Werkzeugs in der richtigen Anschweißstellung gehalten werden.
  • Eine glatte Oberfläche des Tragrohrs wird dadurch erzeugt, daß der Steg mit dessen Außenfläche abschließt.
  • Wenn das Tragrohr grundsätzlich auch jeden Querschnitt aufweisen könnte, ist es für die Handhabung in der Fertigung und die Führung der Kräfte vorteilhaft, wenn das Tragrohr aus einem Rohr mit einem Vierkantprofil gebildet ist. Dabei kann das Tragrohr sowohl zylindrisch als auch konisch verlaufend ausgebildet sein. Die Einbringung der Ausnehmung in die Schmalseite des Vierkantrohrs bewirkt, daß sich der Steg in der Richtung des Hochstegs des Tragrohrs erstreckt, wo die größten Biegemomente auftreten.
  • Die größte Aufnahme von Biegekräften wird dadurch bewirkt, daß sich der Steg über die gesamte Länge des Tragrohrs erstreckt. Es liegt dennoch im Rahmen der Erfindung, wenn der Steg nur in bestimmten Bereichen oder nur über eine Teillänge vorgesehen ist, was sich nach dem zu erwartenden Lastdiagramm ermitteln läßt.
  • Konisch verlaufende Wandungen bzw. Hochstege des Tragrohrs machen es möglich, das Lastaufnahmevermögen an das zu erwartende oder gewollte Kräftediagramm anzupassen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Lastenverteilung und ein optimierter Materialeinsatz erreicht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen der erfinderischen Laderschwinge macht es möglich, Tragrohre verschiedenster Abmessungen und insbesondere mit konischem Verlauf herzustellen.
  • Auch wenn eine Baureihe von Ladern für verschieden hohe Belastungen ausgelegt ist, reicht die Verwendung eines einzigen Tragrohrs aus, das mit unterschiedlichen Stegen verstärkt wird. Die Biegesteifigkeit kann dadurch geändert werden, daß die Stege höher oder breiter ausgebildet werden, oder aber, indem ein noch festeres Material verwendet wird, das zum Biegen nicht geeignet oder insgesamt zu teuer wäre.
  • In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
    • Fig. 1
    einen Lader in Seitenansicht und in schematischer Darstellung und
    Fig. 2
    einen Schnitt durch eine Laderschwinge entlang der Linie 2-2 in Figur 1 und in der Blickrichtung der dazugehörigen Pfeile.
  • In Figur 1 ist ein Lader 10 mit einer Laderschwinge 12, einer Konsole 14, Hydraulikmotoren 16 und einem Werkzeug 18 gezeigt, der an einen nicht näher bezeichneten und nur mittels eines Rades 20 angedeuteten Ackerschlepper angebaut ist.
  • Der Lader 10 ist in der Art eines Frontladers ausgebildet, der insbesondere in der Landwirtschaft oder im kommunalen Bereich eingesetzt wird und Lasten von bis zu mehr als 1000 Kg hebt.
  • Die Laderschwinge 12 erstreckt sich zwischen der Konsole 14 und dem Werkzeug 18 und weist einen Knick von nahezu 90 Grad auf. Aufgrund der angreifenden Kräfte ist die Laderschwinge aus einem Tragrohr 22 gebildet, das sich in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel jeweils zu dem Knick hin in der Zeichnungsebene konisch erweitert.
  • Die Konsole 14 dient dem Anschluß der Laderschwinge 12 an den Ackerschlepper und nimmt die Laderschwinge 12 vertikal schwenkbar auf.
  • Die Hydraulikmotoren 16 dienen der vertikalen Bewegung der Laderschwinge 12 und stützen sich einenends an der Konsole 14 und anderenends an der Laderschwinge 12 in deren Knickbereich jeweils vertikal schwenkbar ab. Die Hydraulikmotoren 16 werden in bekannter Weise von einem Hydrauliksystem auf dem Ackerschlepper gesteuert. Zwischen der Laderschwinge 12 und dem Werkzeug 18 sind in bekannter Weise weitere Hydraulikmotoren vorgesehen, auf die jedoch nicht näher eingegangen wird.
  • Das Werkzeug 18 ist als eine Schaufel dargestellt, mit der z. B. Sand oder dergl. aufgenommen werden kann.
  • Das Rad 20 steht lediglich stellvertretend für den Ackerschlepper und ist ein vorderes lenkbares Rad. Eine weitere angedeutete Kurve steht für einen Kotflügel.
  • Das Tragrohr 22 ist im Schnitt in Figur 2 ausführlich dargestellt und enthält zwei als Hochstege ausgebildete Wandungen 24, als Querstege ausgebildete Schmalseiten 26, eine Ausnehmung 28 und einen eingesetzten Steg 30.
  • Das Tragrohr 22 ist als konisch verlaufendes Vierkantrohr ausgebildet, das aus einem ca. 6 - 10 mm starken Stahlblech gebildet wird. Das Stahlblech wird gemäß einer Abwicklung des Tragrohrs 22 gestanzt, geschnitten, oder auf sonstige Weise geformt und anschließend entsprechend um jeweils 90 Grad gleichsinnig gekantet. Die Kantung erfolgt derart, daß schließlich die Ausnehmung 28 verbleibt. Während in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vier Biegekanten vorgesehen sind, könnte auch ein rundes, fünf-, sechs- oder sonstiges Rohrprofil vorgesehen werden. Die in Figur 2 dargestellte Lage entspricht der tatsächlichen Einbaulage.
  • Die Wandungen 24 verlaufen zueinander parallel und erstrecken sich in der vertikalen Richtung.
  • Die Schmalseiten 26 verlaufen ebenfalls zueinander parallel und senkrecht zu den Wandungen 24. Während die obere Schmalseite 26 die beiden Wandungen 24 miteinander verbindet, enden die beiden unteren Schmalseiten 26, die auch als eine unterbrochene Schmalseite 26 bezeichnet werden könnten, jeweils an der Ausnehmung 28.
  • Die Weite der Ausnehmung 28 entspricht im wesentlichen der Breite des Stegs 30. Wird eine Spielpassung gewählt, kann der Steg 30 leicht in die Ausnehmung 28 eingeschoben und mittels eines Werkzeugs gehalten werden, bis er an die Schmalseiten 26 angeschweißt ist. Alternativ werden die Wandungen 24 aufeinander zugedrückt und halten den dazwischen befindlichen Steg 30 reibschlüssig. Im Falle einer Preßpassung wird die Ausnehmung 28 zunächst etwas geweitet, der Steg 30 dann eingesetzt und die Schmalseiten 26 anschließend unter Vorspannung an den Steg 30 zur Anlage gebracht. Die Weitung kann in einfacher Weise dadurch bewirkt werden, daß der Steg 30 an dem in den Innenraum des Tragrohrs 22 eintretenden Ende leicht angeschrägt wird.
  • Der Steg 30 ist aus einem Flachstahl gebildet und regelmäßig quaderförmig. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel überragt der Steg 30 einerseits ca. die halbe Höhe des Innenraums, während er andererseits im Bereich des Schnitts um ca. ein Sechstel über die Außenfläche des Tragrohrs 22 übersteht. Wenn die aufzunehmenden Biegekräfte es erfordern, kann sich der Steg 30 auch über den gesamten Innenraum des Tragrohrs 22 und weiter über dessen Außenfläche erstrecken. Der Steg 30 wird mit den Enden der Schmalseiten 26 mittels Kehlnähten verschweißt. Wenn die Wandungen 24 konisch verlaufen, während der Steg 30 quaderförmig bzw. rechteckig gestaltet ist, nimmt der über das Tragrohr 22 außen überstehende Bereich des Stegs 30 eine Keilform ein.
  • Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Steg 30 nur in dem Bereich des Tragrohrs 22 zwischen dem Knick und der Konsole 14. Dessen ungeachtet kann ein Steg 30 auch in dem Bereich zwischen dem Knick und dem Werkzeug 18 vorgesehen werden. Anders als dargestellt, kann sich der Steg 30 auch durch die oben gelegene Schmalseite 26 erstrecken.

Claims (8)

  1. Laderschwinge (12), insbesondere für einen Frontlader, mit einem Tragrohr (22), dadurch gekennzeichnet, dass das Tragrohr (22) Wandungen (24) aufweist, die sich in seiner Hauptbelastungsrichtung erstrecken und zwischen sich eine Ausnehmung (28) aufweisen, in die parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Wandung (24) ein Steg (30) eingesetzt und mit dem Tragrohr (22) verschweißt ist.
  2. Laderschwinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (30) über die Außenfläche des Tragrohrs (22) übersteht.
  3. Laderschwinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (30) mit der Außenfläche des Tragrohrs (22) bündig abschließt.
  4. Laderschwinge nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragrohr (22) als rechteckiges Vierkantrohr ausgebildet ist, in dessen Schmalseite (26) die Ausnehmung (28) eingebracht ist.
  5. Laderschwinge nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung (28) über die gesamte Länge des Tragrohrs (22) erstreckt.
  6. Laderschwinge nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen (24) des Tragrohrs (22) konisch verlaufen.
  7. Verfahren zum Herstellen einer Laderschwinge (12) gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    a) ein Stahlblech wird gemäß einer Abwicklung eines Tragrohrs (22) der Laderschwinge (12) gestanzt oder geschnitten;
    b) das Stahlblech wird entsprechend der Anzahl der Kanten des Tragrohrs (22), insbesondere vierfach, um jeweils insbesondere 90 Grad gekantet;
    c) in eine zwischen den Kanten des gekanteten Tragrohrs (22) verbleibende Ausnehmung (28) wird passend ein Steg (30) eingefügt, so dass er im Wesentlichen parallel zu einer sich in der Hauptbelastungsrichtung des Tragrohrs (22) erstreckenden Wandung (24) des Tragrohrs (22) verläuft;
    d) der Steg (30) wird mit dem Tragrohr (22) verschweißt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe und/oder das Material des Stegs (30) entsprechend der zu erwartenden Belastung gewählt wird.
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