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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrmischer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Mischeraufbau und ein Set aus einem Träger und einer daran lagerbaren Batterie für einen solchen Fahrmischer.
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Fahrmischer, auch umgangssprachlich als Betonmischer bezeichnet, werden zum Transport von Beton eingesetzt und weisen üblicherweise einen auf ein herkömmliches LKW-Chassis aufgesetzten Mischeraufbau auf. Letzterer umfasst eine drehbare Mischtrommel, in der sich der zu transportierende Beton befindet und die über eine Antriebseinheit in Rotation versetzbar ist. Als Trommelantriebseinheiten sind aus dem Stand der Technik dabei hydraulische und elektrische Antriebe bekannt.
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Im Falle hydraulisch angetriebener Mischtrommeln wird typischerweise über eine Hydraulikverstellpumpe, die über eine Gelenkwelle mit einem Nebenabtrieb des Fahrmischermotors (bzw. LKW-Motors) fest verbunden ist, der hydraulische Volumenstrom und Druck erzeugt. Hydraulikdruck und Volumenstrom werden von einem Hydraulikmotor, der üblicherweise über ein Getriebe mit der Mischtrommel verbunden ist, in eine Rotationsbewegung umgewandelt. Das Getriebe dient neben der Übertragung der Rotationsbewegung vom Hydraulikmotor an die Mischtrommel gleichzeitig als Drehmomentübersetzung. Aufgrund der Leistungsdichte der Hydraulik sind die Komponenten sehr kompakt aufgebaut und angeordnet. Bei einer drehenden Mischtrommel muss der LKW-Motor immer in Betrieb sein, damit die Hydraulikpumpe den Hydraulikmotor und somit die Mischtrommel antreiben kann.
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Bei elektrisch angetriebenen Mischtrommeln kommt die Antriebsenergie dagegen von einer Batterie oder einem Generator. Der Generator ist wie die Hydraulikpumpe über eine Gelenkwelle mit einem LKW-Nebenabtrieb fest verbunden. Typischerweise ist die Batterie in der Nähe des Mischtrommelantriebs, direkt hinter dem Fahrerhaus des Fahrmischers, positioniert, wobei sich der Generator direkt darunter befindet. Alternativ ist eine Batterieanordnung seitlich des Mischerantriebs bekannt.
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Die Einbauposition der Batterie querliegend hinter der Fahrerkabine sorgt dafür, dass der Mischeraufbau aufgrund des Platzbedarfs der Batterie weiter nach hinten in Richtung Fahrzeugheck versetzt werden muss. Dies wird dadurch verstärkt, dass die Elektrokomponenten Leistungselektronik, Motor, Generator und Batterie im Vergleich zu einem Hydraulikantriebssystem mehr Bauraum benötigen. Somit muss bei der bekannten Anordnung ein längerer Fahrmischer bzw. ein längeres LKW-Chassis eingesetzt werden, was im innerstädtischen Bereich bzw. bei engen Baustellen schwieriger zu manövrieren ist und zu Einbußen in der Wendigkeit führt.
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Darüber hinaus weisen die Komponenten des elektrischen Antriebssystems normalerweise ein höheres Gewicht auf als entsprechende Hydraulikkomponenten. Da alle Elektrokomponenten inkl. Batterie im vorderen Bereich des Fahrmischers angeordnet sind, ergibt sich somit eine erhöhte Vorderachsauslastung und dadurch eine ungünstige Achslastverteilung. Auch diesbezüglich ist eine Konsequenz, dass der Mischeraufbau nach hinten versetzt werden muss, um die gesetzlichen Achslastenvorgaben zu erfüllen, was in Bezug auf die Wendigkeit des Fahrmischers und einem aus dem Mehrgewicht resultierenden Nutzlastverlust Nachteile bringt.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Fahrmischer mit elektrisch angetriebener Mischtrommel bereitzustellen, welcher einen platzsparenden Aufbau und eine optimierte Achsauslastung aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Fahrmischer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Demnach weist der erfindungsgemäße Fahrmischer ein Fahrgestell, insbesondere ein LKW-Chassis, und einen daran befestigten Mischeraufbau auf. Der Mischeraufbau umfasst einen am Fahrgestell befestigten Hilfsrahmen, eine am Hilfsrahmen über zwei Trommellagerböcke - nämlich einen hinteren und einen vorderen Trommellagerbock - befestigte Mischtrommel, einen Elektromotor, mittels welchem die Mischtrommel rotatorisch antreibbar ist, und eine Batterie, mittels welcher der Elektromotor mit Energie versorgbar ist. Erfindungsgemäß ist die Batterie im Bereich des hinteren Trommellagerbocks verschiebbar gelagert.
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Die Platzierung der Batterie im hinteren Bereich des Mischeraufbaus bzw. im Bereich des hinteren Trommellagerbocks ergibt eine wesentlich verbesserte Achslastverteilung, welche insbesondere zu einem normalen Betonmischer-Chassis nahezu identisch ist. Durch diesen Aufbau kann ein herkömmliches LKW-Chassis als Fahrgestell verwendet werden, da der Mischeraufbau aufgrund des geringeren Platzbedarfs im Bereich der Fahrerkabine nicht nach hinten versetzt werden muss, was eine bessere Wendigkeit des Fahrmischers ergibt. Die verschiebbare Lagerung der Batterie sorgt dafür, dass sie selbst bei einem Einbau im hinteren Bereich des Fahrmischers bei Bedarf gut erreichbar ist. Dieser Aufbau erlaubt eine schnelle und einfache Montage der Batterie im Fahrzeug. Im Servicefall wird eine schnelle Austauschbarkeit der Batterie ermöglicht, was zu einer enormen Reduzierung von Standzeitverlusten beiträgt.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Batterie in einer Arbeitsposition lösbar fixierbar ist, welche sich vorzugsweise unterhalb des hinteren Trommellagerbocks befindet. Die Arbeitsposition ist dabei die für die Batterie zum Liefern von Energie bzw. Strom an den Elektromotor während des Arbeitseinsatzes vorgesehene Einbauposition.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Hilfsrahmen zwei sich entlang der Längsachse des Fahrgestells erstreckende Längsträger umfasst, wobei die Batterie zwischen den Längsträgern angeordnet ist. Die Längsträger können U-förmige Profilelemente sein, welche ferner durch Querelemente miteinander verbunden sein können. Die Längsträger verlaufen insbesondere parallel zueinander entlang des Fahrgestells und sind an diesem montiert. Die Trommellagerböcke sind insbesondere an den Längsträgern befestigt. Durch die Lagerung der Batterie zwischen den Längsträgern ergibt sich ein platzsparender Aufbau, da ein ohnehin vorhandener und durch die Längsträger begrenzter Bauraum ausgenutzt wird. Durch die Anordnung zwischen den Längsträgern und unterhalb des hinteren Trommellagerbocks ist die Batterie zudem geschützt gelagert.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Batterie entlang der Längsachse des Fahrgestells verschiebbar gelagert ist. Insbesondere ist die Batterie entlang des Hilfsrahmens, bzw. entlang der Längsträger des Hilfsrahmens verschiebbar. Dadurch müssen keine aufwändigen Modifikationen des Mischeraufbaus bzw. des Hilfsrahmens vorgenommen werden, um die Batterie verschiebbar aufnehmen zu können.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Batterie aus einer Arbeitsposition heraus nach hinten in Richtung Fahrzeugheck verschiebbar und vom Mischeraufbau entfernbar ist.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Elektromotor im Bereich des vorderen Trommellagerbocks angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine optimale Achslastverteilung und es kann auf den gewohnten Aufbau des elektrischen Mischtrommelantriebs zurückgegriffen werden (abgesehen von der Anordnung der Batterie). Der Elektromotor ist insbesondere über ein Getriebe mit der Mischtrommel verbunden, welches zur Übertragung der Rotationsbewegung vom Elektromotor an die Mischtrommel und als Drehmomentübersetzung dient.
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In einer weiteren Ausführungsform ist ein Generator vorgesehen, welcher, beispielsweise über eine Gelenkwelle, mit einer Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors des Fahrmischers verbunden oder verbindbar ist, wobei mittels des Generators der Elektromotor und/oder die Batterie mit Energie versorgbar ist. Der Generator ist vorzugsweise eingerichtet, die Batterie während der Fahrt des Fahrmischers aufzuladen und ist insbesondere im Bereich des vorderen Trommellagerbocks angeordnet. Ferner kann der Generator direkt Energie für den Elektromotor bereitstellen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Batterie am Hilfsrahmen oder am hinteren Trommellagerbock verschiebbar gelagert ist.
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Ein Fahrmischer ist als Baumaschine auch in schwerem, unebenem Gelände unterwegs. Durch dieses unebene Gelände können am Fahrgestell Verwindungen entstehen, welche auch auf den Mischeraufbau übertragen werden. Ist die Batterie fest mit dem Fahrgestell oder dem Hilfsrahmen des Mischeraufbaus verbunden, können sich die Verwindungskräfte auf das Batteriegehäuse übertragen und dadurch zum Lösen der Anbindung bzw. Befestigung der Batterie oder zu Rissen im Batteriegehäuse und somit zur Beschädigung der Komponenten bis hin zum Totalausfall der Batterie führen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die Batterie am hinteren Trommellagerbock befestigt ist, indem sie an einem Träger verschiebbar gelagert ist, der am hinteren Trommellagerbock befestigt ist. Der Träger ist insbesondere nicht am Hilfsrahmen befestigt. Damit ist es möglich, die Batterie weitestgehend verwindungsentkoppelt am bzw. im Mischeraufbau zu lagern. Durch diese Entkopplung werden die Verwindungskräfte auf die Batterie stark reduziert und eine Beschädigung des Batteriegehäuses verhindert. Vorzugsweise ist die Batterie an dem Träger aufgehängt und relativ zu diesem verschiebbar gelagert. Weiter vorzugsweise umfasst der Träger zwei Trägerelemente, die seitlich am hinteren Trommellagerbock befestigt sind. Idealerweise weisen dabei die Befestigungspunkte des Trägers bzw. der Trägerelemente am hinteren Trommellagerbock einen gro-ßen Abstand auf (also im Wesentlichen die gesamte Breite des Trommellagerbocks auf Höhe der Befestigung des Trägers). Dadurch ist es möglich, die Batterie von Verwindungen des Hilfsrahmens fast vollständig zu entkoppeln.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Träger Führungsschienen aufweist, in / auf denen die Batterie über an der Batterie befestigte Führungsschienenauflagen verschiebbar gelagert ist. Die Führungsschienen sind insbesondere an den Trägerelementen des Trägers vorgesehen. Die Führungsschienenauflagen sind vorzugsweise seitlich am Batteriegehäuse angeordnet und gleiten in / auf den Führungsschienen. Ebenfalls ist es jedoch möglich, dass die Batterie auf oder an einem Gestell oder einem Tisch montiert ist, welches / welcher mit den Führungsschienenauflagen versehen und am Träger verschiebbar gelagert ist. Das Schienenführungssystem ermöglicht ein leichtes und schnelles Ein- und Ausschieben bzw. Montieren der Batterie. Im Servicefall wird eine schnelle Austauschbarkeit der Batterie ermöglicht, was zu verringerten Standzeitverlusten führt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Führungsschienen mindestens eine Bohrung aufweisen, welche in einer Arbeitsposition der Batterie eine entsprechende Bohrung der Führungsschienenauflagen überdeckt, wobei die Batterie in der Arbeitsposition durch Einstecken und/oder Einschrauben mindestens eines Fixierungselements in die Bohrungen reversibel fixierbar ist. Dadurch ist es besonders einfach möglich, die Batterie nach dem Einschieben zu fixieren bzw. zu verriegeln. Die Fixierung verhindert ein Verrutschen der Batterie aus der Arbeitsposition während des Betriebs des Fahrmischers. Vorzugsweise sind pro Schiene mindestens eine Bohrung und jeweils pro Führungsschienenauflage ebenfalls eine entsprechende Bohrung vorgesehen, um eine stabilere Fixierung der Batterie zu ermöglichen. Bei den Bohrungen kann es sich um glatte Bohrungen oder um Gewindebohrungen handeln. In letzterem Fall findet eine Fixierung über eine Schraubverbindung bzw. Verschraubung statt. Ebenfalls ist eine Verriegelung durch Einschieben eines Verriegelungsbolzens vorstellbar.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Mischeraufbau für einen erfindungsgemäßen Fahrmischer. Dieser lässt sich insbesondere an einem herkömmlichen LKW-Chassis bzw. Fahrgestell befestigen. Dabei ergeben sich offensichtlich dieselben Vorteile und Eigenschaften wie für den erfindungsgemäßen Fahrmischer, weshalb an dieser Stelle auf wiederholende Ausführungen verzichtet wird.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Set aus einem am hinteren Trommellagerbock befestigbaren Träger, insbesondere umfassend zwei Trägerelemente, und einer am Träger bzw. den Trägerelementen verschiebbar lagerbaren Batterie für einen erfindungsgemäßen Fahrmischer. Die oben beschriebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten des Trägers und der Batterie im Hinblick auf deren Lagerung am Träger (beispielsweise über ein Schienenführungssystem) gelten ebenso für das erfindungsgemäße Set.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
- 1: ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrmischers in einer Seitenansicht;
- 2: einen Teil des Mischeraufbaus des Fahrmischers ohne Mischtrommel in einer perspektivischen Ansicht;
- 3: den hinteren Bereich des Hilfsrahmens mit hinterem Trommellagerbock und eingebauter Batterie in einer perspektivischen Ansicht;
- 4: den hinteren Trommellagerbock gemäß 3 in einer Seitenansicht;
- 5: den hinteren Trommellagerbock gemäß 3 mit ausgeschobener Batterie; und
- 6: den Träger und die Batterie in perspektivischen Einzelansichten.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrmischers 10 als Gesamtdarstellung in einer Seitenansicht dargestellt. Der Fahrmischer 10 umfasst ein Fahrgestell 12 mit vierachsigem Fahrwerk sowie eine an der Fahrzeugfront angeordnete Fahrerkabine 11. Bei dem Fahrgestell 12 samt Fahrerkabine 11 handelt es sich insbesondere um ein herkömmliches LKW-Chassis. Anstelle des hier gezeigten vierachsigen Chassis können selbstverständlich auch andere Fahrgestell- bzw. Fahrwerkausgestaltungen und -größen verwendet werden.
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Auf dem Fahrgestell 12 ist ein Mischeraufbau 14 angeordnet, welcher einen auf dem Fahrgestell 12 befestigten Hilfsrahmen 16, eine auf einem vorderen und einem hinteren Trommellagerbock 20, 22 drehbar gelagerte Mischtrommel 18 zum Lagern und Transportieren von Beton sowie ein Antriebssystem, mittels welchem die Mischtrommel 18 in Rotation versetzbar ist, umfasst. Weitere Komponenten des Mischeraufbaus 14 wie eine am Fahrzeugheck angeordnete Betonschurre und eine seitlich angebrachte Steigleiter sind ebenfalls ersichtlich.
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Die 2 zeigt einen Ausschnitt des Mischeraufbaus 14 ohne Mischtrommel 18 in einer perspektivischen Ansicht. Der Hilfsrahmen 16 umfasst zwei parallel und im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des Fahrgestells 12 verlaufende Längsträger 17, die vom Fahrzeugheck bis kurz hinter die Fahrerkabine 11 verlaufen und am Fahrgestell 12 befestigt sind. Die Längsträger 17 sind als U-Profile ausgestaltet. Der vordere Trommellagerbock 20 befindet sich hinter der Fahrerkabine 11, während der hintere Trommellagerbock 22 am hinteren Ende des Hilfsträgers 16 im Bereich des Fahrzeughecks angeordnet ist.
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Die Mischtrommel 18 wird durch ein elektrisches Antriebssystem angetrieben, welches einen Elektromotor 24 zum rotatorischen Antrieb der Mischtrommel 18, ein zwischen Elektromotor 24 und Mischtrommel 18 angeordnetes Getriebe (nicht dargestellt) zur Rotationsbewegungsübertragung und Drehmomentübersetzung, einen mit einem Nebenabtrieb des LKW-Motors gekoppelten Generator 26 unterhalb des Elektromotors 24 sowie eine Batterie 30 umfasst. Der Elektromotor 24 wird von der Batterie 30 und ggf. vom Generator 26 mit Energie versorgt, während der Generator 26 eingerichtet sein kann, die Batterie 30 während der Fahrt aufzuladen. Der Elektromotor 24, der Generator 26 sowie eine Leistungselektronik 28 sind im Bereich des vorderen Trommellagerbocks 20 hinter der Fahrerkabine 11 angeordnet.
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Im Vergleich zu gattungsgemäßen elektrischen Antriebssystemen befindet sich die Batterie 30 des Fahrmischers 10 erfindungsgemäß nicht ebenfalls im Bereich des vorderen Trommellagerbocks 20, sondern am Fahrzeugheck im Bereich des hinteren Trommellagerbocks 22. Dadurch ergibt sich eine optimale Achslastverteilung, sodass der Mischeraufbau 14 nahe an der Fahrerkabine 11 platziert werden und ein herkömmliches LWK-Chassis verwendet werden kann. Zudem wird durch die ausgeglichene Achsastverteilung das Fahrwerk geschont. Erfindungsgemäß ist die Batterie 30 relativ zum Hilfsrahmen 16 verschiebbar gelagert, um eine einfache Montage / Auswechslung zu ermöglichen.
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Die
3 und
4 zeigen einen Ausschnitt des Hilfsrahmens
16 mit dem daran über seitliche Befestigungen
23 montierten hinteren Trommellagerbock
22 in einer perspektivischen und einer seitlichen Ansicht. Bei den Befestigungen
23 des hinteren Trommellagerbocks
22 kann es sich um Befestigungselemente handeln, wie sie in der
EP 3 222 396 A1 offenbart sind, auf die an dieser Stelle explizit Bezug genommen wird. Die Batterie
30 befindet sich in der Arbeitsposition (in der sie den Elektromotor
24 mit Strom versorgen kann und ggf. mit Anschlüssen zum externen Aufladen der Batterie
30 verbunden / verbindbar ist) direkt unterhalb des hinteren Trommellagerbocks
22 und zwischen den Längsträgern
17. Die Batterie
30 ist an einem Träger
32 aufgehängt, welcher zwei längliche, parallele Trägerelemente
34 umfasst, die seitlich am hinteren Trommellagerbock
22 montiert sind.
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Die Befestigungspunkte 35 der Trägerelemente 34 weisen einen großen Abstand A auf, der im Wesentlichen der Länge des hinteren Trommellagerbocks 22 auf Höhe der Befestigungspunkte 35 entspricht. Die Befestigungspunkte 35 der Trägerelemente 34 befinden sich dabei im Bereich der Befestigungen 23 des hinteren Trommellagerbocks 22 am Hilfsrahmen 16. Die Trägerelemente 34 sind in diesem Ausführungsbeispiel direkt oberhalb der Längsträger 17 des Hilfsrahmens 16 angeordnet, aber nur mit dem hinteren Trommellagerbock 22 fest verbunden.
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Die Batterie 30 ist also nicht am Hilfsrahmen 16, sondern am hinteren Trommellagerbock 22 gelagert. Durch diese Anordnung und durch den großen Abstand A der Befestigungspunkte 35 ergibt sich eine weitgehend verwindungsentkoppelte Aufhängung der Batterie 30 im Mischeraufbau 14, durch die die auf den Hilfsrahmen 16 wirkenden Verwindungskräfte von der Batterie 30 stark reduziert bzw. entkoppelt und dadurch Beschädigungen des Batteriegehäuses verhindert werden.
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Die 5 zeigt die Anordnung aus 3, wobei die Batterie 30 aus der Arbeitsposition heraus in Richtung Fahrzeugheck ausgefahren bzw. ausgeschoben ist. Die Ein- und Ausschieberichtung bzw. Montagerichtung der Batterie 30 ist mittels des Doppelpfeils M illustriert. Der Träger 32 und die Batterie 30 sind in der 6 einzeln dargestellt. Wie in den Abbildungen zu erkennen ist, weisen die Trägerelemente 34 an den der Batterie 30 zugewandten Innenseiten Führungsschienen 36 auf, die sich im Wesentlichen entlang der Längsachsen der Trägerelemente 34 erstrecken. Das Batteriegehäuse weist an den seitlichen, den Längsträgern 17 zugewandten Außenseiten Führungsschienenauflagen 38 auf, die in bzw. auf den Führungsschienen 36 des Trägers 32 gleiten. Dadurch ist die Batterie 30 am Träger 32 verschiebbar gelagert. Durch dieses Schienenführungssystem wird ein schneller und einfacher Einbau bzw. Austausch der Batterie 30 gewährleistet.
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Um die Batterie 30 in der Arbeitsposition (vgl. 3) fixieren zu können, weisen die Führungsschienen 36 und die Führungsschienenauflagen 38 mehrere Verschraubungsbohrungen 40, 42 auf, die in der Arbeitsposition der Batterie 30 einander überdecken und das Einschrauben eines Fixierungselements (beispielsweise einer Schraube) ermöglichen. Selbstverständlich sind hier auch andere Fixierungsmöglichkeiten denkbar, beispielsweise mittels Bolzen, Klammern, Rastverbindungen oder dergleichen. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Batteriegehäuse ferner einen abgestuften Aufbau auf, um einen platzsparenden Einbau unterhalb des hinteren Trommellagerbocks 22 zu ermöglichen, wobei der flachere Teil der Batterie 30 in Richtung Fahrerkabine 11 über den Träger 32 bzw. den hinteren Trommellagerbock 22 hinausragt. Dadurch ist die Dimensionierung der Batterie 30 nicht durch die Abmessungen des hinteren Trommellagerbocks 22 begrenzt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrmischer
- 11
- Fahrerkabine
- 12
- Fahrgestell
- 14
- Mischeraufbau
- 16
- Hilfsrahmen
- 17
- Längsträger
- 18
- Mischtrommel
- 20
- Vorderer Trommellagerbock
- 22
- Hinterer Trommellagerbock
- 23
- Befestigung
- 24
- Elektromotor
- 26
- Generator
- 28
- Leistungselektronik
- 30
- Batterie
- 32
- Träger
- 34
- Trägerelement
- 35
- Befestigungspunkt
- 36
- Führungsschiene
- 38
- Führungsschienenauflage
- 40
- Bohrung
- 42
- Bohrung
- A
- Abstand Befestigungspunkte
- M
- Montagerichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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