DE3121698A1 - Batteriebetriebenes ladefahrzeug, insbesondere fuer den bergbau - Google Patents

Batteriebetriebenes ladefahrzeug, insbesondere fuer den bergbau

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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem
6000 Frankfurt / Main Staufenstraße
Anrn. s Atlas Copco Aktiebolag Nacka (Schweden)
Bezeichnung? Batteriebetriebenes Ladefahrzeug, insbesondere für den Bergbau.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein batteriebetriebenes Ladefahrzeug^ insbesondere für den Bergbau, mit einer am vorderen Ende eines Fahrzeugrahmens angeordneten Ladevorrichtung sowie einem elektrischen Fahrmotor und einem von dem Fahrzeugrahmen getragenen und mittels einer Hebeeinrichtung davon abhebbaren Batteriekastenο Die Erfindung betrifft ferner eine freistehende Palette für ein solches Ladefahrzeug zum Aufnehmen des Batteriekastens, wenn dieser mittels der Hebeeinrichtung vom Fahrzeug entfernt wird.
Bisher sind batteriebetriebene Ladefahrseuge nur in Kohlegruben für verhältnismäßig leichte Arbeiten eingesetzt worden und sind nach allgemeiner Überzeugung für den Einsatz unter schweren Belastungen wie beispiels=» weise in Erzgruben nicht brauchbar,
Aufgabe der Erfindung ist esf ein Ladefahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Einsatzfähigkeit nicht auf Kohlegruben beschränkt ist, sondern dem vielmehr eine Ausbildung und Größe gegeben werden kann, die seinen Einsatz auch unter schweren Bedingungen wie beispielsweise in Erzgruben gestattet. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein solches Fahrzeug mit verbesserten Mitteln zur Erleichterung des Entfernensj, der Bestückung und des Austauschs der Batterie zu versehen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch horizontalachsige Lagermittel zur schwenkbaren Anlenkung der Hebeeinrichtung an dem Fahrzeugrahmen, einem Kraftantrieb zwischen· dem Fahrzeugrahmen und der Hebeeinrichtung zu deren Verschwenkung um die Lagermittel und eines einen Teil der Hebeeinrichtung bildenden Heberahmens, der sich vom Fahrgestellt nach rückwärts erstreckt und ein bei
Einschaltung des Kraftantriebs verschwenkbares Auflager für den Batteriekasten bildet.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ladefahrzeugs sowie einer freistehenden Palette für dasselbe zum Aufnehmen des Batteriekastens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figo 1 ζ in perspektivischer Darstellung
ein Ladefahrzeug nach der Erfindung mit Blick auf das vordere Fahrzeugende,
Fig. 2: eine Seitenansicht des Fahrzeugs,
wobei der Batteriekasten in seiner Normalstellung mit ausgezogenen Linien und in angehobener Stellung mit strichpunktierten Linien und entsprechend die Ladeschaufel in Aufnahmestellung mit ausgezogenen Linien und in Kipp-r stellung mit strichpunktierten Linien dargestellt sind,
Fig. 3: eine Draufsicht auf das Fahrzeug
nach Figo 2,
Fig» 4: in vergrößertem Maßstab und teil
weise geschnitten,einen Ausschnitt aus Fig. 2 zur Veranschaulichung der mechanischen und elektrischen Verbindungen zwischen dem Fahrzeug und dem Batteriekasten in getrenntem Zustand,
Fig. 5: eine ähnliche Darstellung wie
in Fig. 4, jedoch in verriegeltem bzw. angeschlossenem Zustand,
Fig* 6? in perspektivischer Darstellung
das Ladefahrzeug mit Blick auf dessen hinteres Ende beim Anfahren in Rückwärtsrichtung gegen eine freistehende Palette zum Aufnehmen des Batteriekastens beim Entfernen vom Fahrzeug j.
Fig. 7s eine ähnliche Darstellung wie
in Fig. 6 mit angehobenem Batteriekasten zum Absetzen auf die Palette,
Fig. 8s eine ähnliche Darstellung wie
in den Figuren 6 und 7 nach dem Absetzen des Batteriekastens auf die Palette,
Fig„ 9s eine perspektivische Darstellung
des Fahrzeugs, nachdem dieses aus der Stellung nach Fig. 8 zur Palette gewendet worden ist und mit seiner Ladevorrichtung die Palette mit dem Batteriekasten zum gemeinsamen Transport erfaßt hat, und
Fig. -tos ein elektrisches Schaltbild der
Schaltung für den Betrieb des Fahrzeugs wahlweise mit der Hauptbatterie oder einer kleineren Zusatzbatterie.
Das in den Figuren 1 bis 3 abgebildete Fahrzeug besteht aus einem vorderen Teil 1o und einem hinteren Teil 11, die gelenkig miteinander verbunden sind. Der vordere Fahrzeugteil 1o ist mit einem Rahmen versehen, der eine.Ladevorrichtung 12 und ein Fahrmotorsystem 13 trägt und seinerseits von einer Vorderachse 14 mit Rädern 15 getragen ist, während der hintere Fahrzeugteil mit einem Führerhaus 16, einem Batteriekasten 17 und einer Hinterachse 18 mit Rädern 19 versehen ist.
Die Ladevorrichtung 12 umfaßt eine Ladeschaufel 2o, die an einem Ausleger 21 angelenkt ist. Der Ausleger 21 ist in einer Vertikalebene um eine Schwenkachse 22 mittels zweiter hydraulischer Hubzylinder 23 und 24 verschwenkbar. In der untersten Stellung ruht der Ausleger 21 auf einem nicht gezeigten Anschlag am Fahrzeugrahmen, wodurch die Schwenkachse 22 von der hohen Ladekraft entlastet wird, die beim Eindringen in das Haufwerk auftritt.
Am vorderen Ende des Auslegers 21 ist ein Gabelstück 25 befestigt, in welchem die Schaufel 2o mittels Lagern 26 kippbar gelagert ist. Die gegenseitigen Stellungen der Lagerunspunkte für die Schaufel, den Ausleger und die Brechzylinder 27 und 28 sind derart ausgewählt, daß die Schaufel 2o während des Anhebens parallel geführt wird; mit anderen Worten, die Winkelstellung der Schaufel 2o im Verhältnis zum Fahrzeug bleibt während des Anhebens konstant.
Das Fahrmotorsystem 13 enthält einen Gleichstrom-Reihenschlußmotor 29, an den die Vorderachse 14 und die Hinterachse 18 über ein Untersetzungsgetriebe 3o und eine vordere und eine hintere Antriebswelle 31 bzw. 32 angekuppelt sind« Die Vorderachse 14 enthält ein Ausgleichsgetriebe 33 mit einer selbsttätigen Getriebesperre, die ein Maximum an Zugkraft gewährleistet, wenn der Reibungs-r
koeffizient zur Sohle für die beiden Räder 15 verschieden ist. In die Radnaben 34 sind außerdem Planetengetriebe eingekapselt. Das Schwenklager zwischen dem vorderen Fahrzeugteil 1o und dem hinteren Fahrzeugteil 11 besteht aus einem oberen Lager 35 und einem unteren Lager 36, die eine gegenseitige Verschwenkung der Fahrzeugteile Io und 11 in einer horizontalen Ebene gestatten. Um die Lagerkräfte klein zu halten, sind die beiden Lager 35, 36 in beträchtlichem Vertikalabstand zueinander angeordnet. Das Fahrzeug wird durch Relativverschwenkung der Teile 1o und 11 zueinander mittels zweier Hydraulikzylinder 37 und 38 gesteuertο
Der hintere Fahrzeugteil 11 hat ebenfalls einen Fahrzeugrahmen, in dessen rückwärtigen Abschnitt sich eine hydraulische Pumpeneinheit 39 mit zwei Hydraulikpumpen 4o und einem Antriebsmotor 41 für diese befindet. Der Antriebsmotor 41 ist ein Gleichstrom-Nebenschlußmotor. Die Pumpen 4o versorgen die Lade- und Steuersysteme des Fahrzeugs mit Hydrauliköl. Ein Hydrauliköltank 42 befindet sich im vorderen Bereich des Fahrzeugrahmens, an dessen vorderer rechter Seite ein Steuerschrank 43 angebracht ist. Der Steuerschrank 43 enthält den größten Teil'der elektrischen Ausrüstung zum Steuern des Fahrmotorsystems 13 und des Pumpenantriebmotors 41, und während des Ladens der im Batteriekasten 17 enthaltenen Batterien steht eine Zusatzbatterie 44 zur Verfügung, die in einer kastenförmigen Halterung 25 an der vorderen linken Seite des Fahrzeugrahmens angeordnet ist. Die Hinterachse 18 mit den Rädern 19 ist unter dem hinteren Teil des Rahmens schwenkbar aufgehängt, wodurch die Achse 18 zur Vereinfachung des Fahrens über rauhen Untergrund schwingen kann. Über diese Schwingaufhängung hinaus hat die Hinterachse 18 den gleichen Aufbau wie die Vorderachse 14 c, An der hinteren Antriebswelle 32 befindet sich eine Scheibenbremse 46, die zur Verwendung als Parkbremse oder
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Notbremse bestimmt ist. Die normale Bremsung beim Fahren wird durch Umschaltung des Fahrmotors als Generator mit sogenannter Regenerativbremsung erzielt, durch welche die Batterie wieder geladen wird.
Am Fahrzeugrahmen des hinteren Fahrzeugteils 11 ist ein Heberahmen 47 schwenkbar angelenkt, der zur Aufnahme des Batteriekastens 17 dient. Der Heberahmen 47 besteht aus zwei Längsholmen 48 und 49, die mittels zweier Lager 5o und 51 am Fahrzeugrahmen angelenkt sind. Die Lager 5o und 51 befinden sich vor der Hinterachse 18, so daß die Holme 48 und 49 genügend lang ausgebildet sein können, um dem Batteriekasten 17 eine geeignete Schwenkbewegung zu erteilen.
Auf die äußeren Endabschnitt der Holme 48, 49 ist eine Grundplatte 52 aufgeschweißt, die ein Auflager für den Batteriekasten 17 bildet. Der hintere Bereich 53 der Grundplatte 52 ist keilförmig verjüngt ausgebildet, damit er sich besser in eine entsprechende Aussparung 54 einer Batteriepalette 55 (siehe Fig. 6) einführen läßt, die an späterer Stelle beschrieben wird. Der Heberahmen 47 ist mittels zweier paralleler Hydraulikzylinder 56 anhebbar, die zwischen jeweils einem Holm 48 bzw. 49 und dem Fahrzeugrahmen angeschlossen sind. Der Batteriekasten 17 besteht aus einem äußeren Gehäuse 58, das sechs Batterien 59 enthält, welche in Reihe geschaltet sind und eine Spannung von je 6o Volt abgeben. Das Gehäuse 58 bildet die äußere Begrenzung des Fahrzeugs, was bedeutet, daß Batterieausrüstungen verschiedener Typen und Größen ohne Änderung der übrigen Fahrzeugteile verwendet werden können u
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Zwai. am Fahrzeugrahmen angeordnete Verriegelungen 60 und 61 verriegeln den Batteriekasten selbsttätig mit dem Heberahmen 47, wenn dieser in seine Normalstellung abgesenkt wird, und entriegeln den Batteriekasten 17, wenn der Heberahmen 47 angehoben wird. Wie aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich^ besteht jede Verriegelung aus einer Riegelstange 62„ die in Löchern innerhalb zweier Flansche 63 und 64 am Heberahmen 47 verschieblich geführt ist. Zum Verriegeln greift die Riegelstange 62 in eine am Batteriekasten 17 angebrachte Falle 65. Die Verriegelungs<bewegung wird durch Anheben des Heberahmens bewirkt , wodurch das eine Ende 66 der Riegelstange 62 beim Absenken des Heberahmens in Anlage gegen ein Betätigungsglied 67 am Fahrzeugrahmen gebracht wird, während das Entriegeln mittels einer Rückstellfeder 68 erfolgt, die zwischen der Riegelstange 62 und einem der Flansche 63, 64 eingespannt ist» Eine Steckdose 6 9 ist in einem Kompaktgehäuse
70 plaziert j, das an den Batteriekastengehäuse 58 angebracht ist, und ein in die Steckdose 6 9 passender Stecker
71 ist an dem Heberahmen 47 angebracht. Der Stecker 71
und die Steckdose 69 verbinden selbsttätig die im Batteriekasten 17 enthaltenen Batterien mit dem elektrischen System des Fahrzeugs, wenn der Batteriekasten 17 von der Palette 55 angehoben wirdj, und trennen die Batterien ab, wenn der Batteriekasten 1o auf die Palette 55 abgestellt wird.
An den beiden Seiten des Heberahmens 47 sind vorstehende Anschläge 57 ausgebildet, die bewirken, daß sich der Heberahmen 47 auf den Fahrzeugrahmen« af^|jjbtttzt, wenn sich der Heberahmen 47 in abgesenkter Stellung (Fig» 5) befindet.
Mit handelsüblichen Batterien reicht die Batterieladung für eine Betriebszeit von etwa 4 Stunden aus. Dann muß die Batterie gegen eine aufgeladene Batterie ausgetauscht werden. Während der Austauschintervalle, in denen die
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Batterie abgeklemmt ist, wird die Niederspannungs-Zusatzbatterie 44 zum Verfahren und Betätigen des Fahrzeugs verwendet. Die Umschaltung zwischen den beiden Batterien ist anhand der Fig. 1o verdeutlicht. Die Hochspannungs-Batterie im Batteriekasten 17 ist an das Fahr- und Betätigungssystem 72 des Fahrzeugs über ein Steuergerät 73 mittels eines Schützes 74 anschließbar„ In derselben Weise ist die Niederspannungs-Batterie 44 an das Fahr- und Betätigungssystem 72 über ein weiteres Schütz 75 anschließbar. Die Umschaltung der Scmrc^e erfolgt mittels eines Umschalters 76 im Führerhaus 16. In der Stellung A des Umschalters 76 schließt das Schütz 75, und die Niederspannungs-Batterie 44 ist angeschlossen. In der Stellung B schließt das Schütz 74, und stattdessen ist die Hochspannungs-Batterie angeschlossen. Stellung 0 ist eine Neutralstellung. Die Schütze 74, 75 sind mit Relaiskontakten 77 bzw. 78 versehen, welche die Betätigungsstromkreise eines jeden Schützes auftrennen, wenn das andere Schütz eingeschaltet ist. Diese Relaiskontakte 77, 78 verhindern die gleichzeitige Einschaltung beider Batterien an das Fahr- und Betätigungssystem des Fahrzeugs, auch wenn eines der Schütze in Schließstellung hängenbleiben sollte. Die elektrische Hilfsausrüstung 79 des Fahrzeugs wie beispielsweise die Fahrzeugbeleuchtung ist ständig an die Niederspannungs-Batterie 44 angeschlossen<
Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist neben dem Fahrzeug eine freistehende Palette 55 vorgesehen, um den Batteriekasten 17 mit den entladenen Batterien aufzunehmen. Der obere Teil 8o der Palette 55 enthält eine Aussparung 54, durchweiche der Hebearm 47 mit dem keilförmig verjüngten hinteren Plattenteil 53 hindurchtreten kann, wenn der Batteriekasten 17 von der Palette 55 angehoben oder auf diese abgesetzt wird. Die Palette 55 hat ferner einen Bodenteil 81 zum Aufsetzen auf den Untergrund und einen
Freiraum 82 zwischen dem Oberteil 80 und dem Bodenteil 81, in welchen die Unterkante der Schaufel 2ο eingeführt werden kann, um die Palette 55 mit dem darauf abgestellten Batteriekasten 17 als Einheit, wie in Fig. 9 gezeigt, zu transportieren. Der Palette 55 ist außerdem ein (nicht gezeigtes) Ladegerät zugeordnet«
Das Austauschen der Batterie geschieht auf folgende Weise (siehe Fig. 6 - 8)s
a) Das Fahrzeug wird nach rückwärts gegen eine freie Palette 55 verfahren, und der Batteriekasten 17 wird mit Hilfe des Heberahmens 47 angehoben. Während des Anhebens werden die Verriegelungen 60 und 61 gelöst. Der Heberahmen 47 wird dann mit dem keilförmig verjüngten Plattenteil 53 in die Aussparung 54 im oberen Teil 80 der Palette 55 eingeführt, wobei der Batteriekasten To etwas oberhalb der Palette 55 gehalten wird»
b) f)as Fahr- und Betatigungssystem des Fahrzeugs wird nun auf Betrieb durch die Niederspannungs-Batterie geschaltet und der Batteriekasten 17 wird auf die Palette 55 abgesetzt, wobei der keilförmig verjügte Plattenteil 53 des Heberahmens 47 durch die Aussparung 54 hindurchtritt. Dabei werden Stecker 71 und Steckdose 6 9 selbsttätig voneinander getrennt.
c) Das Ladegerät wird nun an die entladene Batterie angeschlossen und von einer anderen inzwischen aufgeladenen Batterie abgetrennt, die sich auf einer benachbarten Palette gleicher Ausführung befindet.
d) Das Fahrzeug wird, von der Niederspannungsbatterie getrieben, zu der anderen Palette 55 mit der geladenen Batterie verfahren und rückwärts gegen diese bewegt.
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e) Die geladene Batterie wird mit Hilfe des Heberahmens 47 angehoben, wodurch Stecker 71 und Steckdose 69 von selbst wieder in Eingriff gelangen.
f) Das Fahrzeug wird nun auf Betrieb durch die Hochspannungs-Batterie umgeschaltet und nach vorn bewegt, während gleichzeitig der Heberahmen 47 abgesenkt und der Batteriekasten 17 mit Hilfe der Verriegelungen 6o und 61 daran verriegelt wird.
Damit ist der Batteriewechsel· vollzogen, und das Fahrzeug zum erneuten Einsatz bereit. Es ist zu beachten, daß Entfernung und Austausch der Batterie durch Betätigen des Fahrzeugs selbst erfolgen und keine weitere Person benötigt wird, um dem Bedienungsmann des Fahrzeugs zu helfen.

Claims (9)

  1. 3' * * 12 1 698 • -- Patentansprüche
    / 1.[Batteriebetriebenes Ladefahrzeug, insbesondere für den V—/Bergbau, mit einer am vorderen Ende eines Fahrzeugrahmens angeordneten Ladevorrichtung sowie einem elektrischen Fahrmotor und einem von dem Fahrzeugrahmen getragenen und mittels einer Hebeeinrichtung davon abhebbaren Batteriekasten, gekennzeichnet durch horizontalachsige Lagermittel (5o, 51) zur schwenkbaren Anlenkung der Hebeeinrichtung an dem Fahrzeugrahmen, einem Kraftantrieb (56) zwischen dem Fahrzeugrahmen und der Hebeeinrichtung zu deren Verschwenkung um die Lagermittel (5o, 51) und einen einen Teil der Hebeeinrichtung bildenden Heberahmen (47), der sich vom Fahrgestell nach rückwärts erstreckt und ein bei Einschaltung des Kraftantriebs (56) verschwenkbares Auflager (52) für den Batteriekasten (17) bildet.
  2. 2. Ladefahrzeug nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß der Fahrzeugrahmen von einem vorderen und einem hinteren Räderpaar (15 bzw. 19) getragen ist, wobei die Lagermittel (5o, 51) vor dem hinteren Räderpaar (19) angeordnet sind und der Heberahmen (47) sich von den Lagermitteln (5O, 51) über die von dem hinteren Räderpaar (19) definierte Hinterachse (18) hinweg nach hinten erstreckt.
  3. 3» Ladefahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß,,.der Jie&'erahmen (47) zwischen einer oberen und einer unteren Stellung verschwenkbar ist und Mittel (60, 61) zum Verriegeln des Batteriekastens (17) am Heberahmen (47) in der unteren Stellung und zum Entriegeln in der oberen Stellung als Folge der Schwenkbewegung zwischen den beiden Stellungen aufweist»
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  4. 4. Ladefahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflager (52) für den Batteriekasten einen sich nach hinten erstreikenden keilförmigen Teil (53) aufweist.
  5. 5. Ladefahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in das Fahrzeug integrierte elektrische Kontaktvorrichtung (71) zum elektrischen Abtrennen des Batteriekastens (17) von dem fahrzeugseitigen Stromkreis einschließlich dem Fahrmotor (13) beim Entfernen des Batteriekastens (17) vom Fahrzeug.
  6. 6ο Ladefahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (74-78) zum Anschalten des Antriebs- und Betatigungssystems (72) des Fahrzeugs an eine Niederspannungsbatterie (44) und dadurch zum Betreiben des Fahrzeugs, wenn der Batteriekasten (17) vom Fahrzeug entfernt ist»
  7. 7. Ladefahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Hilfsausrüstung (79) des Fahrzeugs ständig an die Niederspannungsbatterie (44) angeschlossen ist.
  8. 8. Freistehende Palette für ein Ladefahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Aufnehmen des Batteriekastens, wenn dieser mittels der Hebeeinrichtung vom Fahrzeug entfernt wird? dadurch gekennzeichnet, daß die Palette (55) im oberen Teil (8o) eine Aussparung (54) zur Aufnahme der Hebeeinrichtung beim Absetzen oder Anheben des Batteriekastens (17) auf bzw» von der Palette (55) aufweist und daß die Palette (55) weiterhin derart ausgebildet ist, daß sie von der Ladevorrichtung (12) zum gemeinsamen Transport mit dem Batterie-
    kasten (17) mit Hilfe des Fahrzeugs erfaßbar ist.
  9. 9. Palette nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet-, daß ihr ein Ladegerät zum Aufladen der im Batteriekasten (17) enthaltenen Batterien zugeordnet ist.
    Ιο» Palette nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch selbsttätig wirkende Mittel zum Anschließen der Batterie an das Ladegerät beim Absetzen des Batteriekastens (17) auf der Palette (55).
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