DE10115678C1 - Fahrbarer Schaufellader - Google Patents

Abstract

Fahrbarer Schaufellader (1) mit einem um eine Auslegerschwenkachse (4) verschwenkbaren Ausleger (3) und einer mittels eines Kippgestänges (11, 12) betätigbaren Ladeschaufel (13), bei dem eine den Ausleger (3) und die Ladeschaufel (13) verbindende Auslegerspitze (7) verstellbar angelenkt ist. Mittel der Steuerung der Verstellung der Auslegerspitze (7) ist eine Koppel (8), angetrieben durch den Kippumlenker (12). Weitere Mittel zur Steuerung der Verstellung der Auslegerspitze sind vorgesehen. Die verstellbare Auslegerspitze (7) ermöglicht dem fahrbaren Schaufellader eine größere Auskipphöhe (G) und/oder eine größere Auskippweite (K) bei fast gleichbleibender statischer Kipplast, da die Auslegerspitzenschwenkachse (14) im Bereich der Schaufeleinkippung einen Schaufelhilfsdrehpunkt bildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen fahrbaren Schaufellader mit einem um eine Auslegerschwenkachse verschwenkbaren Ausleger, mit einer mittels eines Kippgestänges, bestehend aus einer Kippstange und einem Kippumlenker, betätigbaren Ladeschaufel und mit einer Auslegerspitze, die über Anlenkpunkte die Schaufel mit dem Ausleger verbindet.

Diese auf Raupen oder Reifen fahrenden Schaufellader werden zum Beladen von Transportfahrzeugen verwendet. Um die Ladekapazität der Transportfahrzeuge zu steigern, werden die Bordwände der Mulden immer mehr erhöht, so dass die Schaufellader eine immer höhere Ausschütthöhe und Ausschüttweite (für das mittige Beladen der Mulden) benötigen.

Herkömmlicherweise werden die Ausleger der Schaufellader verlängert (auch High Lift genannt), was jedoch den Nachteil der Verringerung der Standsicherheit und somit der statischen Kipplast hat. Schaufellader mit verlängerten Auslegern fahren deshalb mit geringerem Ladeschaufelinhalten, was eine geringere Produktivität bedeutet.

Eine andere herkömmliche Problemlösung bildet die Hochkippschaufel, die über einen zweiten zur Schaufelvorderkante vorgezogenen Schaufeldrehpunkt kippt und somit eine extrem hohe Ausschütthöhe erreichen kann. Hierfür ist eine Zusatzhydraulikanlage erforderlich.

Die US 3517 846 zeigt einen Schaufellader mit einem Ausleger. Am Ausleger ist eine die Schaufel tragende Auslegerspitze angelenkt. Über eine an einer Kippstange angelenkte Koppelstange wird die Schaufel gekippt. Hierdurch wird zwar eine größere Ausladung der Schaufelspitze erreicht. Die Kipphöhe wird jedoch nur unwesentlich erhöht.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Kinematik für die Auslegerspitze so zu gestalten, dass eine höhere Kipphöhe ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch Schaufellader mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bzw. 2 oder 3 gelöst.

Demnach weist der Schaufellader eine Auslegerspitze auf, die am Ausleger verstellbar angelenkt ist und den Ausleger und die Ladeschaufel verbindet. Beim Einkippen der am Boden liegenden Ladeschaufel wird diese mitsamt der gesteuerten Auslegerspitze über die Auslegerspitzenschwenkachse zurückgekippt.

Die Ladeschaufel und ihr Lastschwerpunkt befinden sich somit an einem dicht am Schaufellader liegenden Platz. Bei der Aufwärtsbewegung des Auslegers wird die Parallelhaltung der Ladeschaufel in herkömmlichen Sinn beibehalten. Die gesteuerte Auslegerspitze dreht sich mitsamt der Ladeschaufel wieder aus der Einkippendposition heraus. Nach einer ca. 45° Drehung kommt die Auslegerspitze jedoch in ihre Auskippendposition, was bedeutet, dass die Auslegerspitze in gehobener Auslegerpostion einer Auslegerverlängerung gleich kommt. Die Ladeschaufel macht, dessen unbedacht, ihre vollständige Auskippdrehbewegung von ca. 130° über ihren eigentlichen Schaufeldrehpunkt weiter.

Wird bei geleerter Ladeschaufel in gehobener ausgekippter Stellung der Ausleger in Bodenstellung gesenkt, erfolgt die Schaufelkipprückführung automatisch wie bei herkömmlichen Schaufelladern.

Zu beachten ist der vorteilhafte Verlauf der Lastschwerpunktkurve, da die Ladeschaufel im Einkipp- und Hebebereich über die Auslegerspitzenschwenkachse, im Auskippbereich jedoch über die sich bildende Auslegerverlängerung der Auslegerspitze gedreht wird. Das in der Ladeschaufel befindliche Material wird mit einem geringen Höhenverlust aus der gehobenen Ladeschaufel bewegt, und nicht wie herkömmlicherweise mit großem Höhenverlust abgeworfen.

Einfach ausgedrückt, verwendet der Schaufellader zum Lösen, Laden, Transportieren und Heben kurze Hubarme (Ausleger) und hat somit hohe Kräfte, während er zum Auskippen durch die Auslegerspitze über verlängerte Hubarme (Ausleger) verfügt und somit eine große Auskipphöhe erreicht.

Für den Schaufelladerfahrer ist die erfindungsgemäße Schaufelführung nicht bemerkbar, da er seine Maschine, wie gewohnt, betreibt und keine Zusatzfunktionen betätigen muss.

Da es sich bei der Erfindung um keine herkömmliche Auslegerverlängerung und auch um keine herkömmliche Hochkippschaufel handelt, kann man von einer völligen Neuentwicklung sprechen.

Selbstverständlich können die Schaufelbefestigungspunkte auch als Wechseladapter gestaltet sein.

In Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Steuerung der Verstellung der Auslegerspitze über den Auslegerspitzensteuerpunkt durch eine mechanische Zwangsführung (z. B. einer Koppel zwischen Kippumlenker und Auslegerspitzensteuerpunkt), einem hydraulischen Stellzylinder, betätigt durch einen Winkelsensor zwischen Ausleger und Kippumlenker und einem Wegsensor am Stellzylinder, oder durch einen begrenzten Freilauf mit Vorspannung zwischen Ladeschaufel und Auslegerspitze.

Die Erfindung ist anhand von drei verschiedenen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsvarianten näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Schaufellader in seitlicher verkleinerter Ansicht mit vollständig eingefahrenem und vollständig ausgefahrenem Ausleger. Die schraffierte Fläche mit den Punkten F, G, H und K zeigt die gewonnene Auskipphöhe und Auskippweite der Ladeschaufel 13 im Vergleich zu einer herkömmlich gelenkten 13/2.

Fig. 2 zeigt den Frontabschnitt des Schaufelladers nach Fig. 1. Die Steuerung der Auslegerspitze 7 erfolgt hierbei durch die Koppel 8, angetrieben durch den Kippumlenker 12. Die Ladeschaufel befindet sich in gesenkter waagrechter und gehobener ausgekippter Stellung.

Fig. 3 zeigt den Frontabschnitt des Schaufelladers nach Fig. 2 jedoch mit gesenkter eingekippter und gehobener eingekippter Ladeschaufel.

Fig. 4 zeigt den Frontabschnitt des Schaufelladers. Die Steuerung der Auslegerspitze 7 erfolgt hierbei durch den Stellzylinder 9. Die Ladeschaufel befindet sich in gesenkter waagrechter und gehobener ausgekippter Stellung.

Fig. 5 zeigt den Frontabschnitt des Schaufelladers nach Fig. 4 jedoch mit gesenkter eingekippter und gehobener eingekippter Ladeschaufel. Die schraffierte Fläche mit den Punkten F, G, H und K zeigt die gewonnene Auskipphöhe und Auskippweite der Ladeschaufel 13 im Vergleich zu einer herkömmlichen Ladeschaufel 13/2.

Fig. 6 zeigt den Frontabschnitt des Schaufelladers. Die Steuerung der Auslegerspitze erfolgt hierbei über einen Freilaufbegrenzer 19 und einer Vorspannung durch eine Zugfeder 20. Die Ladeschaufel befindet sich in gesenkter waagrechter Stellung.

Fig. 7 zeigt eine herkömmliche Ladeschaufel (13/2), sie ist Stand der Technik. Die Position des Schaufeldrehpunktes 14 ist dieselbe wie die Position der Auslegerspitzenschwenkachse nach der Erfindung.

Fig. 8 zeigt die bei der Erfindung verwendete Ladeschaufel 13 mit dem Schaufeldrehpunkt 15 an der zur Schaufelvorderkante vorgezogenen Position.

Fig. 9 zeigt die Auslegerspitze 7 angelenkt an einen Wechseladapter 21 im Schaufeldrehpunkt 15.

Fig. 10 zeigt eine herkömmliche Ladeschaufel 13/3 mit angebautem Wechseladapter 21.

Die Fig. 1 zeigt einen auf Reifen fahrbaren erfindungsgemäßen Schaufellader 1 mit Knicklenkung. Selbstverständlich ist die Erfindung auch mit anderen konventionellen Schaufelladern mit Achsschenkellenkung, Raupenfahrwerk und dergleichen realisierbar. An einem den Frontabschnitt des Schaufelladers 1 bildenden Vorderwagen 2 ist ein Ausleger 3 um eine Auslegerschwenkachse 4 verschwenkbar angelenkt. Der Ausleger 3 wird durch den Auslegerhubzylinder 5 verschwenkt. Die Bauteile 2, 3, 4 und 5 entsprechen den Serienteilen eines handelsüblichen Schaufelladers.

Die Ladeschaufel 13 wird durch den Kippzylinder 16 über den Kippumlenker 12 und die Kippstange 11 ein- und ausgekippt. Die Bauteile 11, 12, 13 und 16 müssen den Anforderungen der verlängerten Auskippbewegung entsprechen.

Erfindungsgemäß umfasst der Schaufellader 1 eine Auslegerspitze 7 deren Länge von der möglichen Entfernung der Auslegerspitzenschwenkachse 14 zum Schaufeldrehpunkt 15 der Ladeschaufelgestaltung 13 abhängt.

Die Fig. 2 zeigt die Ladeschaufel 13 in waagrechter Bodenlage, wobei sich die Auslegerspitze 7 in einer 45° gewinkelten Stellung befindet.

Bei gehobenem Ausleger 3 und ausgekippter Ladeschaufel 13 entspricht der Gewinn an Auskipphöhe G zur herkömmlichen Auskipphöhe F das 1,7-fache der Auslegerspitzenlänge 7. Sogar die Ausschüttweite K wird gegenüber der herkömmlichen Schaufelauskippweite H um das 0,7-fache der Auslegerspitzenlänge 7 gesteigert.

Erfindungsgemäß umfasst der Schaufellader 1 eine Steuerung der Auslegerspitze 7, im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1-3 wird die Koppel 8, angetrieben durch die Koppelantriebsachse 18 im Kippumlenker 12 als Steuermittel auf den Auslegerspitzensteuerpunkt 22 angewandt.

Der Funktionsablauf lässt sich folgendermaßen beschreiben. Der Schaufellader 1 fährt mit gesenktem Ausleger 3 und der waagrecht am Boden liegenden Ladeschaufel 13 in ein Haufwerk. Der Schaufelladerfahrer betätigt zum Lösen und Einladen des Materials den Kippzylinder 16, dadurch wird die Ladeschaufel 13 durch das Kippgestänge 11, 12 in Eillkipp- und in Transportstellung gebracht. Gleichzeitig zieht der Kippumlenker 12 auch die Koppel 8 und somit die Auslegerspitze 7 in Einkipp- und Transportstellung. Die Ladeschaufeldrehung ist somit hauptsächlich über die Auslegerspitzenschwenkachse 14 vorgenommen worden, die dadurch zum Schaufelhilfsdrehpunkt geworden ist. Der Lastschwerpunkt der gefüllten Ladeschaufel 13 verbleibt an seiner herkömmlichen Position.

Während des Transportierens zum Transportfahrzeug betätigt der Schaufelladefahrer den Auslegerhubzylinder 5, und hebt damit die gefüllte Ladeschaufel 13.

Damit das Material in der Ladeschaufel 13 verbleibt, wird in herkömmlicher Weise die Parallelführung durch die Anordnung des Vorderwagenaufbaus 2 in Art eines Parallelhubgerüstes herbeigeführt. Die Ladeschaufelparallelführung während des Hebens des Auslegers 3 geschieht zwangsläufig und wird vom Schaufelladefahrer nicht bemerkt.

Die beschriebene Schaufelauskippdrehbewegung zur Parallelhaltung der Ladeschaufel 13 kann die Auslegerspitze 7 nur begrenzt erfolgen. Wie Fig. 3 zeigt ist bei vollständig gehobenem Ausleger 3 die Auslegerspitze 7 und die Ladeschaufel 13 am Schaufeldrehpunkt 15 vorteilhafterweise auseinandergeschert.

Der Schaufelladefahrer betätigt beim Erreichen des zu beladenden Transportfahrzeuges den Kippzylinder 16 und erreicht damit das entleeren der Ladeschaufel 13.

Die Fig. 2 zeigt diese Auskippposition. Die Auslegerspitze 7 verbleibt in einer ca. 45° winkligen erhobenen Stellung und wirkt somit als Auslegerverlängerung. Die schraffierte Fläche zeigt die gewonnene Auskipphöhe und Auskippweite. Der Schaufelladefahrer wird daraufhin mit seiner entleerten, abgekippten Ladeschaufel 13 rückwärts vom Transportfahrzeug wegfahren, dann den Auslegerhubzylinder 5 zum Absenken des Auslegers 3 betätigen. Die Ladeschaufel 13 bewegt sich wie bei herkömmlichen Schaufelladern vorteilhafterweise weitestgehend in ihre waagrechte Ausgangsstellung zurück.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin begründet, dass der erfindungsgemäße Schaufellader mit relativeinfachen Mitteln zu den erwähnten Leistungen fähig ist. Nebenbei bewirkt die erfindungsgemäße Auskipptechnik einen geringeren Lastschwerpunkthöhenverlust beim Auskippen und somit eine erhebliche Kraftstoffersparnis beim Materialumschlag.

Deutlich sichtbar ist das in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 wo die Lastschwerpunktkurve vom Punkt C auf den Punkt B abfallt, erheblich weniger als bei einer herkömmlichen Ladeschaufelabkipptechnik, zu sehen in der Kurve von Punkt E zu Punkt D.

Die Ausführungsvarianten nach Fig. 4, 5 und 6 haben den vergleichbaren Schaufelkippablauf, wie Fig. 1-3 dargestellt. Die Auslegerspitze 7 wird jedoch mit einem Stellzylinder 9 bzw. einem Freilaufbegrenzer 19 mit Federvorspannung 20 gesteuert.

Sämtliche Ausführungen können auch über Wechseladapter 21 an Ladeschaufeln angebaut werden.

Die erfindungsgemäße Schaufelkipptechnik lässt sich auf sämtliche Auslegerkonstruktionen wie beispielsweise Hohlkörperausleger, Mono-Boom, Versa Link oder aus zwei Seitenteilen gebildete Rahmen anwenden.

Auch das Kippgestänge braucht dem Ausführungsbeispiel nicht gleichen, die erfindungsgemäße Schaufelkipptechnik lässt sich auf sämtliche Klppgestängekonstruktionen wie beispielsweise Z-Kinematik, P-Kinematik oder PZ-Kinematik anwenden.

Claims (4)

1. Fahrbarer Schaufellader mit einem um eine Auslegerschwenkachse (4) verschwenkbaren Ausleger (3), mit einer mittels eines Kippgestänges, bestehend aus einer Kippstange (11) und einem Kippumlenker (12), betätigbaren Ladeschaufel (13) und mit einer Auslegerspitze (7), die über Anlenkpunkte (14) und (15) die Schaufel (13) mit dem Ausleger (3) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Koppel (8), die an der Auslegerspitze (7) und am Kippumlenker (12) angelenkt ist, die Auslegerspitze (7) steuert.

2. Fahrbarer Schaufellader mit einem um eine Auslegerschwenkachse (4) verschwenkbaren Auslegers (3), mit einer mittels eines Kippgestänges, bestehend aus einer Kippstange (11) und einem Kippumlenker (12), betätigbaren Ladeschaufel (13) und mit einer Auslegerspitze (7), die über Anlenkpunkte (14) und (15) die Schaufel (13) mit dem Ausleger (3) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Auslegerspitze (7) durch einen an der Auslegerspitze und am Ausleger angelenkten hydraulischen Stellzylinder (9) erfolgt, wobei die Steuerung des Stellzylinders (9) durch einen Winkelsensor im Drehbereich zwischen Ausleger (3) und Kippgestänge (12) und einem Wegsensor am Stellzylinder (9) oder durch Überdrucktechnik zwischen Kippzylinder (16) und Stellzylinder (9) erfolgt.

3. Fahrbarer Schaufellader mit einem um eine Auslegerschwenkachse (4) verschwenkbaren Auslegers (3), mit einer mittels eines Kippgestänges, bestehend aus einer Kippstange (11) und einem Kippumlenker (12), betätigbaren Ladeschaufel (13) und mit einer Auslegerspitze (7), die über Anlenkpunkte (14) und (15) die Schaufel (13) mit dem Ausleger (3) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Auslegerspitze (7) durch einen an der Auslegerspitze und am Ausleger angelenkten Freilaufbegrenzer (19) und einer vorgespannten Zugfeder (20) zwischen Ladeschaufel (13) und Auslegerspitze (7) erfolgt.

4. Schaufellader nach einem Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegerspitze (7) und die Kippstange (11) an einem Wechseladapter (21) angelenkt sind.