AT410303B

AT410303B - Mehrzweckfahrzeug mit umschaltbarer luftfederung

Info

Publication number: AT410303B
Application number: AT5672000A
Authority: AT
Original assignee: Moertl Engelbert
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2003-03-25
Also published as: ATA5672000A; DE10116777A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrzweckfahrzeug mit umschaltbarer Luftfederung von Drei- auf Vierpunktabstützung und Vierradantneb, insbesondere zur Verwendung als Traktorenersatz und als optimierter Geländewagen.

Zwecks Erreichung von Fahrkomfort und Fahrsicherheit müssen bei allen Autos die Räder gegenüber dem Aufbau abgefedert sein. Dies stellt eine. Vierpunktabfederung dar Alle Autos sind vierradabgefedert und bewirken dadurch zufriedenstellenden bis optimalen Fahrkomfort auf ebe- nen Fahrbahnen. Nachteilig bis unbrauchbar erweisen sich diese Fahrzeuge im extremen Gelände auf Äckern und Hängen, weil diese Konstruktionen keine grossen Achsverschränkungen zulassen Grosse Achsverschränkungen sind aber unbedingt erforderlich, damit die Räder ständigen Boden- kontakt haben und der Allradantrieb auch in jeder ungünstigen Situation greift.

Bei vierrädrigen ungefederten Allradtraktoren sind häufig die Vorderachsen mittig schwenkbar gelagert. Dies stellt eine Dreipunktabstützung dar, mit dem Vorteil der grossen Achsverschränkung.

Daher sind Traktoren extrem geländegängig und ackertauglich, aber ungefedert nur für kleine Geschwindigkeiten geeignet.

Die Automobilfahrwerkstechnik mit Metallfedern, Lenkeraufhängungen und freibewegenden Antriebselementen im Unterflurbereich ist für den Traktorenbau nicht geeignet.

Bei dieser Erfindung liegen die Aufgabenstellungen darin, mit konstruktiv zweckentsprechen- den Mitteln ein Mehrzweckfahrzeug zu schaffen, das die Vorzüge von gefederten Nutzfahrzeugen und die Einsatztauglichkeit als Traktor mit Geräten auf Äckern und im extremen Gelände vereint, sodass ein optimaler Fahrkomfort ohne Schaukelbewegungen und Verspannungen von 2 km/h bis zur Lastwagengeschwindigkeit ermöglicht wird. Weiters soll die Gelände- und Hangtauglichkeit bis 45 % gegeben sein und die exakte Bodenabstandhaltung mit aufgesattelten Arbeitsgeräten durch dasselbe Luftfedersystem automatisch gesteuert werden.

Erfindungsgemäss wird nach dieser Aufgabenstellung das Problem durch ein in zwei Funkti- onsebenen aufgegliedertes Fahrzeugkonzept gelöst. Der Fahrzeugrahmen ist die abgefederte Ebene mit allen Zusatzgeräten und Gewichtsbelastungen. Das selbsttragende Fahrgestell ist die ungefederte Antriebsebene Die mechanische Verbindung zwischen dem Fahrzeugrahmen und dem selbsttragenden Fahrgestell erfolgt durch zwei Gelenkverbindungen. Die Abfederung erfolgt durch fünf oder sechs Luftfederelemente mit zugeordneten Höhenregelventilen. Durch eine einfa- che Umschaltung an einer Achse ergibt sich daraus die Vier-Drei-Punktfederabstützung.

Die Erfindung wird in den Figuren wie folgt dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Längsansicht mit Schnitt-Details und der Vertikalführung,
Fig.2 zeigt eine Draufsicht,
Fig.3 erläutert die einzelnen Abstütz-Schemata, wobei bedeutet O...ungefedert fahrtauglich, 3...dreipunktfederabgestützt, 4...vierpunktfederabgestützt, 6...mögliche Abstützpunkte,
Fig.

4 zeigt einen Längsschnitt mit Schnitt-Detail und der Lenkerführung,
Fig.5 zeigt eine Draufsicht mit doppelter Balanceholm-Ausführung und einem Schema für die
Vier-Drei-Punktumschaltung
Das selbsttragende Fahrgestell 1, bestehend aus einer Allradvorderachse 4 und einer Allrad- hinterachse 15, jeweils längsmittig starr verbunden mit T-Stücken 8 und den Balancerohren 10,12, mit der Lagerung 11 verdreh- und verschiebbar ineinander gesteckt, mit dazwischenliegendem Vorgelege 9 für den Antneb, bildet ein selbsttragendes Bauelement, dessen Abstützlänge dem Radstand entspricht.

Erfindungsgemäss hat die Lagerung 11 in Verbindung mit den Balancerohren 10,12 eine Mehr- fachfunktion zu erfüllen. Erstens wird dadurch die Längsstabilität und der Selbsttrageeffekt bewirkt.

Zweitens werden die Antriebs- und Bremsgegenmomente und Kräfte ausbalanciert, sodass keine Nickschwingungen auftreten. Drittens ermöglicht sie einen kleinen Längenausgleich. Viertens ermöglicht sie eine grosse Achsverschränkung, sodass ein damit bestücktes Fahrzeug auch unge- federt fahrtauglich ist.

Die Zweipunktaufhängung erfolgt nach Fig 1 durch wälzgelagerte Linearführungseinheiten 28 mit integrierten Luftfederelementen.

Nach Fig. 1 ist der Aufbau 16 mit den Führungsbuchsen 7 für die Federkolben 13 mit den zuge- hörigen Kolbenstangen 26 und Deckeln 27 fest verbunden. Die zwei beweglichen Teile, kombiniert ausgeführt als Führungszylinder 14 mit Kugelgelenk 2, sind in den Halterungen 3 an den Achskreu- zungspunkten des selbsttragenden Fahrgestells 1 schwenkbar gelagert. Durch die kugelgelagerten

Lagerbuchsen 6 erfolgen die Bewegungen spielfrei, reibungsarm, verschleissarm und wartungsfrei.

Durch die Schmutzabdeckungen 5 ist die Funktion für die beabsichtigte Fahrzeuglebensdauer gegeben. Die Druckluftzu- und Abfuhr bzw. die Druckölzu- und Abfuhr erfolgt durch die Kolben- stangen 26.

Nach Fig.4 wird die Zweipunktführung so ausgeführt, dass mit dem Aufbau 16 die Halterungen 20 und die Kugelgelenke 19 mit den Dreieckslenkern 18 über die Halterungen 17 am selbsttragen- den Fahrgestell 1 angelenkt sind.

Die Abstützung des Aufbaues 16 erfolgt durch drei Anschlagpuffer, die mit den Federabstütz- punkten 22 und 23 oder 22 und 2,3 zusammenfallen In diesem Zustand ,,0" ist das Fahrzeug, wie die Traktoren bisher, ungefedert fahrtauglich.

Nach den Figuren 2 oder 5 erfolgt die Abfederung mittels Luftfederelementen oder Hydro- pneumatikelementen, sodass durch Umschalten während der Fahrt von Vierpunkt auf Dreipunkt und auf ,,0" oder umgekehrt gewählt werden kann.

Der erfindungsgemässe Vier-Drei- oder Drei-Vier-Effekt ermöglicht die grosse Achsverschrän- kung durch die Dreipunktabstützung unter Beibehaltung der gleichen Federwege von etwa 100 mm. Kurzabgestimmte Federwege sind in allen Belastungsfällen durch die Luftfedereigen- schaft des veränderlichen Federwertes voll ausnutzbar.

Nach Fig.4 und 5 wird das selbsttragende Fahrgestell 40 mit Balanceholmen 31,32, 37,38 ausgeführt. Es ist zusammengesetzt aus je einer angetriebenen Vorder- und Hinterachse 4 und 15, fest verbunden mit in Längsrichtung angeordneten Balanceholmen 31,32 vorne sowie 37,38 hinten Fest eingefügt auf einer Seite ist das Vorgelege 35 für den Antrieb. Die beiden Fahrgestell- hälften sind in der Lagerung verdrehbar und kurz verschiebbar längsstabil ineinander gesteckt und bilden dadurch ein selbsttragendes Fahrgestell, dessen Abstützlänge dem Radstand entspricht.

Der Antriebsstrang führt über das Vorgelege 35, mittig durch die Lagerung 36 und durch die Balan- ceholme 32 und 38 zu den antreibenden Achsen 4 und 15.

Der Vorteil der zentralen Balancerohrausführung nach Fig. 1 und 2 liegt in der Gestaltung der Wespentaille für den grossen Einschlag der Traktorvorderräder.

Der Vorteil der doppelten Balanceholm-Anordnung nach Fig.4 und 5 liegt in der Freirauman- ordnung für tiefliegende Motor- und Getriebeanordnungen 33,34, 39 für Geländefahrzeuge.

Ein wesentlicher Punkt ist bei Traktoren die Dreipunktaufhängung mit den hydraulischen Syste- men für Heben, Senken und die automatische Pflugtiefenregelung durch die Oberlenkerregelung.

Traktor mit Pflug und den gesteuerten aufgesattelten Geräten bilden eine Einheit. Der Aufbau besteht nach Fig. 1 aus den Unterlenkern 24, dem Hubzylinder 29 und dem Oberlenker 30, der als Verbindungsteil für Schub und Steuerung für starre Traktoren kennzeichnend ist. Dieses System war bei gefederten Fahrzeugen nicht anwendbar. Deshalb galten bis dato in Fachkreisen Traktoren als nicht federbar.

Erfindungsgemäss werden anstelle der bisherigen hydraulischen Bodenabstand- und Tiefenre- gelung K diese äusserst wichtigen Funktionen mit dem pneumatischen Federsystem zusammenge- legt. Dafür übernehmen drei Luftfederelemente 22 und 28 im Einklang mit dem Vier-Drei-Effekt, für den das Umschaltventil 45 nach Fig.5 von der Stellung 45/4 in die Stellung 45/3 gebracht wird, sowohl die Steuer- als auch die Tragfunktion Hierbei ist die Steuerfunktion eine verfeinerte Niveauregelung N bzw. eine Abstandsregelung zwischen dem selbsttragenden Fahrgestell 1 und dem Boden, wobei der Abstand über das Regelgestänge 43 zu dem Höhenregelventil 44 übertra- gen wird Der Höhenverstellungsbereich beträgt etwa 120 mm bei 180 mm Federweg.

Zentimeter- genaue Feinregelung bei einer annähernden Frequenz von 1 Hertz ist mit pneumatischen oder hydropneumatischen Federsystemen erreichbar. Dieses Fahrzeugkonzept mit Luftfederelementen als elastischen Bindegliedern in Verbindung mit der Stoss- oder Schwingungsdämpfung ergibt die exakteste Geräteführung mit höchstem Fahrkomfort, da der Rahmen 16 und somit auch die aufge- sattelten Arbeitsgeräte 41 bei höheren Geschwindigkeiten in einem Schwebezustand verharren.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Mehrzweckfahrzeug mit umschaltbarer Luftfederung von Drei- auf Vierpunktabstützung und Vierradantrieb, insbesondere zur Verwendung als Traktorersatz und als optimierter <Desc/Clms Page number 3> Geländewagen, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrzweckfahrzeug aus zwei verti- kal übereinanderliegenden Funktionsebenen besteht, und zwar aus einem selbsttragenden Fahrgestell (1,40), das durch vier Antriebsräder (42) getragen wird und als eigenständige Baueinheit mit je einer angetriebenen Vorder- und Hinterachse (4,15), die über T-Stücke (8), Balancerohre (10,12) in der Lagerung (11) fest verbunden sind und durch ein dazwi- schen fest eingefügtes Vorgelege (9) angetrieben wird und das die ungefederte Ebene darstellt, und aus einen abzufedernden Rahmen (16) mit den Aufbauten, welcher an zwei Gelenkpunkten (2,3)

längsmittig an den Achskreuzungspunkten geführt wird und durch fünf oder sechs symmetrisch angeordnete, an sich bekannte Luftfederelemente (22,23, 28) mit zugeordneten Hohenregelventilen (44), die durch das/die Umschaltventil(e) (45) so geschaltet wird/werden, dass davon entweder vier Federelemente (22) oder nur drei Federelemente (22,23, 28) in Funktion sind, abgefedert wird.
2. Mehrzweckfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das selbsttragen- de Fahrgestell (40) anstelle der mittigen Balancerohre (10,12) durch doppelseitig ange- ordnete Balanceholme (31,32, 37,38) gebildet wird und durch eine, die Biegekräfte über- tragende Wälzlagerung (36) verdreh- und verschiebbar zu einer selbsttragenden Bauein- heit, deren Abstützlänge dem Radstand entspricht, zusammengefügt ist.
3. Mehrzweckfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fahr- zeugkomponenten, das selbsttragende Fahrgestell (1,40) und der Rahmen (16), durch zwei Kugelgelenke (2,3, 11), in Kombination mit an sich bekannten Linearführungseinhei- ten (28) oder Dreieckslenkern (18) vertikal beweglich gelagert sind.
4 Mehrzweckfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Achse (4) nur mit zwei radseitig angeordneten Federelementen (22) und die andere Achse (15) mit drei Luftfederelementen (22,23) bestückt ist, wovon zwei radseitig und eines mittig positioniert sind.
5. Mehrzweckfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung von Drei- auf Vierpunktfederung jeweils nur an einer Achse, mittels der Druckluftzufuhr durch das Umschaltventil (45) in Stellung (45/4) zu den beiden Federelementen (22) bei gleichzeitiger Drucklosschaltung des mittleren Federelementes (23), beziehungsweise bei Umschaltung auf Dreipunktfederung in umgekehrter Weise durch die Umschaltventilstel- lung (45/3) erfolgt.
6 Mehrzweckfahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pflugtiefen- und Bodenabstandsregelung (K) für Geräte (41) pneumatisch mittels dersel- ben Luftfederelemente (22,23, 28) durch eine Höhenventilregelung (44) und ein Regelge- stänge (43) erfolgt.