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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
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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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The invention relates to a multi-purpose vehicle with switchable air suspension from three to four-point support and four-wheel support, in particular for use as a tractor replacement and as an optimized off-road vehicle.
In order to achieve driving comfort and driving safety, the wheels of all cars must be cushioned against the body. This represents one. Four-point suspension represents all cars are four-wheel suspension and thus provide satisfactory to optimal driving comfort on flat roads. These vehicles prove to be disadvantageous or unusable in extreme terrain on fields and slopes, because these constructions do not allow large axle locks. Large axle locks are essential, however, so that the wheels are in constant contact with the ground and the all-wheel drive is effective even in unfavorable situations.
The front axles of four-wheel unsprung all-wheel tractors are often pivoted in the middle. This represents a three-point support, with the advantage of the large axle offset.
That is why tractors are extremely off-road and arable, but unsprung only suitable for low speeds.
The automotive chassis technology with metal springs, handlebar suspensions and freely moving drive elements in the underfloor area is not suitable for tractor construction.
In this invention, the tasks are to use constructive means to create a multi-purpose vehicle that combines the advantages of sprung commercial vehicles and suitability for use as a tractor with implements on fields and in extreme terrain, so that optimal driving comfort without rocking movements and tension of 2 km / h up to the truck speed is made possible. Furthermore, the terrain and slope suitability should be up to 45% and the exact ground clearance with mounted work tools should be controlled automatically by the same air suspension system.
According to the invention, the problem is solved according to this task by a vehicle concept divided into two functional levels. The vehicle frame is the sprung level with all accessories and weight loads. The self-supporting chassis is the unsprung drive level. The mechanical connection between the vehicle frame and the self-supporting chassis is made by two articulated connections. The suspension is carried out by five or six air suspension elements with assigned height control valves. The four-three-point spring support results from a simple switchover on one axis.
The invention is illustrated in the figures as follows.
1 shows a longitudinal view with sectional details and the vertical guide,
2 shows a top view,
Fig. 3 explains the individual support schemes, where O means ... unsuspendable, 3 ... three-point spring supported, 4 ... four-point spring supported, 6 ... possible support points,
FIG.
4 shows a longitudinal section with sectional detail and the handlebar guide,
Fig. 5 shows a plan view with a double balance bar design and a scheme for the
Four three-point switch
The self-supporting chassis 1, consisting of an all-wheel drive front axle 4 and an all-wheel drive rear axle 15, each rigidly connected in the longitudinal center with T-pieces 8 and the balance tubes 10, 12, with the bearing 11 rotatably and slidably inserted into one another, with intermediate gear 9 for the Antneb, forms a self-supporting component, the support length of which corresponds to the wheelbase.
According to the invention, the bearing 11 has to perform a multiple function in connection with the balance tubes 10, 12. First, it creates longitudinal stability and the self-supporting effect.
Second, the drive and braking counter moments and forces are balanced so that no pitching vibrations occur. Third, it enables a small length adjustment. Fourthly, it enables a large axle to be locked, so that a vehicle equipped with it is also unsuspendable for driving.
The two-point suspension is carried out according to FIG. 1 by means of roller-mounted linear guide units 28 with integrated air spring elements.
1, the structure 16 is firmly connected to the guide bushings 7 for the spring pistons 13 with the associated piston rods 26 and covers 27. The two movable parts, combined as a guide cylinder 14 with a ball joint 2, are pivotally mounted in the brackets 3 at the axis crossing points of the self-supporting chassis 1. Through the ball bearing
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Bearing bushes 6, the movements are free of play, low friction, low wear and maintenance-free.
The dirt covers 5 provide the function for the intended vehicle service life. The compressed air supply and discharge or the pressure oil supply and discharge takes place through the piston rods 26.
According to FIG. 4, the two-point guidance is carried out in such a way that, with the structure 16, the brackets 20 and the ball joints 19 with the wishbones 18 are articulated via the brackets 17 on the self-supporting chassis 1.
The body 16 is supported by three stop buffers, which coincide with the spring support points 22 and 23 or 22 and 2, 3. In this "0" state, the vehicle, like the tractors up to now, is unsprung fit for driving.
According to FIGS. 2 or 5, cushioning takes place by means of air suspension elements or hydro-pneumatic elements, so that switching from four-point to three-point and to “0” or vice versa can be selected by switching while driving.
The four-three or three-four effect according to the invention enables the large axis interlocking by means of the three-point support while maintaining the same spring travel of approximately 100 mm. Shortly adjusted spring travel can be fully used in all load cases due to the air spring property of the variable spring value.
4 and 5, the self-supporting chassis 40 is designed with balance bars 31, 32, 37, 38. It is composed of a driven front and rear axle 4 and 15, permanently connected with longitudinally arranged balance bars 31, 32 at the front and 37, 38 at the rear. The countershaft 35 for the drive is firmly inserted on one side. The two halves of the chassis can be rotated and inserted into each other in a longitudinally stable manner, thereby forming a self-supporting chassis, the support length of which corresponds to the wheelbase.
The drive train leads via the countershaft 35, centrally through the bearing 36 and through the balancing beams 32 and 38 to the driving axles 4 and 15.
The advantage of the central balance tube design according to FIGS. 1 and 2 lies in the design of the wasp waist for the large turning of the tractor front wheels.
The advantage of the double balance bar arrangement according to FIGS. 4 and 5 lies in the free space arrangement for low-lying motor and transmission arrangements 33, 34, 39 for off-road vehicles.
An essential point for tractors is the three-point suspension with the hydraulic systems for lifting, lowering and the automatic plow depth control through the top link control.
Tractor with plow and the controlled semi-mounted implements form a single unit. 1 consists of the lower links 24, the lifting cylinder 29 and the upper link 30, which is characteristic as a connecting part for thrust and control for rigid tractors. This system was not applicable to sprung vehicles. For this reason, tractors were previously considered to be non-resilient.
According to the invention, instead of the previous hydraulic ground clearance and depth control K, these extremely important functions are combined with the pneumatic spring system. For this purpose, three air spring elements 22 and 28, in accordance with the four-three effect, for which the changeover valve 45 according to FIG. 5 is brought from the position 45/4 to the position 45/3, take on both the control and the carrying function here the control function is a refined level control N or a distance control between the self-supporting chassis 1 and the floor, the distance being transmitted to the height control valve 44 via the control linkage 43. The height adjustment range is approximately 120 mm with 180 mm of travel.
Precise control down to the centimeter at an approximate frequency of 1 Hertz can be achieved with pneumatic or hydropneumatic spring systems. This vehicle concept with air suspension elements as elastic links in connection with the shock or vibration damping results in the most precise implement guidance with the highest driving comfort, since the frame 16 and thus also the saddled implement 41 remain in a state of suspension at higher speeds.
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