BRPI0904829A2 - HYDROPNEUMATIC SUSPENSION MODULE GIVEN INDEPENDENT HYDRAULIC LIFT SYSTEM FOR VEHICLE-FREE SPEED VARIATION - Google Patents
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Abstract
MÓDULO DE SUSPENSÃO HIDROPNEUMÁTICA DOTADO DE SISTEMA DE LEVANTE HIDRÁULICO INDEPENDENTE PARA VARIAÇÃO DO VÃO LIVRE DE VEÍCULOS. O qual é um módulo de suspensão hidropneumática integrada a um sistema de levante hidráulico e a um mecanismo de direção em veículo dotado de duas ou mais rodas motrizes ou não-motrizes, sendo que o referido módulo de suspensão é particularizado por conter: um sistema de suspensão hidropneumática (7) composto por um cilindro hidráulico de dupla ação, dois acumuladores, ambos conectados a um bloco de comando hidráulico (20); um sistema de duas guias compostas por carcaça(s) 5 e haste(s) (6); um suporte superior (4), o qual mantém rigidamente unido o sistema de suspensão (7), a(s) carcaça(s) da(s) guia(s) (5), o eixo do veículo (3) juntamente com o pino mestre (17) e o mecanismo de direção através da conexão (14); um sistema de levante (8) que é composto por um cilindro hidraúlico telescópico ou não, de dupla ou simples ação; um suporte inferior (9), que une rigidamente o sistema de levante (8), as hastes das guias (6) a transmissão hidrostática (10) e a roda (11) da máquina ou equipamento agrícola.HYDROPNEUMATIC SUSPENSION MODULE GIVEN INDEPENDENT HYDRAULIC LIFT SYSTEM FOR VEHICLE FREE SPEED VARIATION. Which is a hydropneumatic suspension module integrated with a hydraulic lift system and a vehicle steering mechanism fitted with two or more drive or non-drive wheels, said suspension module being characterized by: hydropneumatic suspension (7) consisting of a double acting hydraulic cylinder, two accumulators, both connected to a hydraulic control block (20); a two-guide system composed of casing (s) 5 and rod (s) (6); an upper bracket (4) which tightly holds the suspension system (7), the guide housing (s) (5), the vehicle axle (3) together with the king pin (17) and the steering mechanism through the connection (14); a lifting system (8) which is composed of a double or single acting telescopic or non-telescoping hydraulic cylinder; a lower support (9) which rigidly joins the lift system (8), the guide rods (6), the hydrostatic drive (10) and the wheel (11) of the agricultural machine or equipment.
Description
"MÓDULO DE SUSPENSÃO HIDROPNEUMÁTICA DOTADO DE SISTEMA DE LEVANTE HIDRÁULICO INDEPENDENTE PARA VARIAÇÃO DO VÃO LIVRE DE VEÍCULOS"."HYDROPNEUMATIC SUSPENSION MODULE GIVEN INDEPENDENT HYDRAULIC LIFT SYSTEM FOR VEHICLE-FREE SPILL VARIATION".
A presente patente de Privilégio de Invenção trata de um módulo de suspensão hidropneumática dotado de sistema de levante hidráulico independente, o qual foi desenvolvido para permitir a variação do vão livre de veículos, notadamente com relação a veículos agrícolas e congêneres.This Privilege of Invention patent deals with a hydropneumatic suspension module with independent hydraulic lift system, which was developed to allow the variation of the vehicle free space, especially with respect to agricultural and similar vehicles.
Mais particularmente, a presente invenção trata de um módulo de suspensão hidropneumática independente para veículos com transmissão hidrostática ou para veículos rebocados, usados em atividades agrícolas, sendo que o módulo em questão pode ser conectado ao mecanismo de direção do veículo agrícola.More particularly, the present invention relates to an independent hydropneumatic suspension module for vehicles with hydrostatic transmission or towed vehicles used in agricultural activities, the module in question being connected to the steering mechanism of the agricultural vehicle.
O estado da técnica pertinente a presente invenção é o das máquinas e dos equipamentos agrícolas, mais particularmente, dos sistemas de suspensão, dos sistemas de levante e dos sistemas de direção de máquinas automotrizes pulverizadoras ou adubadeiras.The state of the art pertinent to the present invention is that of agricultural machinery and equipment, more particularly suspension systems, lift systems and steering systems of self-propelled spraying or fertilizing machines.
Como é do conhecimento dos profissionais que projetam veículos agrícolas, as atividades que a produção agrícola demanda podem ser resumidas no pré-plantio, no plantio propriamente dito, nos trabalhos de pós- plantio e na colheita. Nessas atividades a utilização de veículos agrícolas no pós- plantio (automotrizes ou rebocados) é indispensável para possibilitar agilidade e precisão na execução das tarefas envolvidas. Para obter a agilidade necessária, as referidas atividades demandam veículos que atinjam velocidades de trabalho e translado cada vez maiores. As culturas com plantas altas (milho, por exemplo) demandamAs professionals who design agricultural vehicles are aware, the activities that agricultural production demands can be summarized in pre-planting, planting itself, post-planting work and harvesting. In these activities the use of post-planting agricultural vehicles (self-propelled or towed) is indispensable to enable agility and precision in the execution of the tasks involved. To obtain the necessary agility, these activities demand vehicles that reach faster working and transfer speeds. Crops with tall plants (maize, for example) require
máquinas de vão livre alto para que sejam realizadas as aplicações de adubo, fertilizantes e defensivos de maneira a minimizar o dano à lavoura. Um conhecedor da problemática envolvida sabe que um vão livre alto implica na ^x Civhigh clearance machines for fertilizer, fertilizer and pesticide applications to minimize crop damage. A connoisseur of the problem involved knows that a high clearance entails the ^ x Civ
2/14 Z _ pL^ %2/14 Z _ pL ^%
-> \ Λ-> \ Λ
S3sVS3sV
diminuição da estabilidade transversal da máquina aumentando, assim, o risco de tombamento. Isso devido à diminuição do ângulo de tombamento da máquina. Não querendo correr este risco, grande parte das montadoras de equipamentos agrícolas apostaram em pulverizadores e adubadeiras automotrizes com vão livre relativamente baixo para o trabalho com culturas de plantas altas. Assim, para essas plantas a utilização das referidas máquinas só é possível no início do desenvolvimento das mesmas, isso implica, diretamente, em subutilização dos equipamentos agrícolas. Isso quer dizer que uma determinada máquina pode ser altamente indicada para trabalhar com soja, mas pouco indicada para trabalhar com milho.decrease of the transverse stability of the machine thus increasing the risk of tipping. This is due to the lowering of the machine tipping angle. Unwilling to take this risk, most farm equipment manufacturers have relied on relatively low clearance self-propelled sprayers and fertilizers for working with tall crops. Thus, for these plants the use of such machines is only possible at the beginning of their development, this directly implies underutilization of agricultural equipment. This means that a particular machine may be highly suitable for working with soybeans, but poorly suited for working with corn.
O mercado atual de pulverizadores automotrizes apresentando vão livre alto é dominado pelas máquinas da série STS da empresa Hagie (vão livre de 1,80 m). Essa máquina possui suspensão detalhada na patente U.S. 2002/0053795. O vão livre, neste caso, não é variável, é fixo em 1,80 m. Isso não satisfaz altas demandas para velocidades de translado deste equipamento com segurança.The current market for high-clearance self-propelled sprayers is dominated by Hagie's STS series machines. This machine has detailed suspension in U.S. Patent 2002/0053795. The clearance in this case is not variable, it is fixed at 1.80 m. This does not satisfy the high demands for safe transfer speeds of this equipment.
O modelo de máquina Damman-Highlander, da empresa Herbert Dammann, que foi apresentada no salão de Hannover, Alemanha, em 2007, possui vão livre variável entre 1,15 m e 2,00 m. Essa máquina possui sistema de suspensão com duas guias que servem diretamente como cilindros de levante da máquina. Mas esta máquina não possui controle de nivelamento do chassi na posição horizontal como pode ser visto na figura extraída da internet no endereço 'http://www.agrospic.hu/allomanyok/PA170029.JPG' em 14 de abril de 2009. Isso é uma desvantagem devido à diminuição do ângulo de tombamento quando a máquina estiver numa posição de vão livre alto.The Damman-Highlander machine model from Herbert Dammann, which was presented at the salon in Hannover, Germany in 2007, has a free span of between 1.15 m and 2.00 m. This machine has a two-guide suspension system that serves directly as machine lift cylinders. But this machine has no horizontal chassis level control as seen in the picture taken from the internet at 'http://www.agrospic.hu/allomanyok/PA170029.JPG' on April 14, 2009. That's a disadvantage due to the lowering of the tipping angle when the machine is in a high clearance position.
Com a crescente demanda do mercado máquinas altas e velozes, a concepção de máquinas agrícolas,como pulverizadores e adubadeiras automotrizes, precisa conciliar vão livre baixo, para permitir altas velocidade de •Ν0ν 3/14 / Λ %With the growing demand of the high and fast machines market, the design of agricultural machines, such as self-propelled sprayers and fertilizers, needs to reconcile low free spans to allow high speeds of • Ν0ν 3/14 / Λ%
translado, com vão livre alto, para um eficiente trabalho agrícola.high clearance, for efficient agricultural work.
É nesse aparente paradoxo que a presente invenção se aplica. A solução desse paradoxo é a concepção de máquinas e equipamentos agrícolas com vão livre variável e controlável, tornando-as mais versáteis, eficientes, seguras e econômicas.It is in this apparent paradox that the present invention applies. The solution to this paradox is the design of controllable, variable-clearance agricultural machinery and equipment, making them more versatile, efficient, safe and economical.
Outro fato importante de conhecimento dos técnicos no assunto é que o terreno agrícola, em geral, é muito irregular. Para diminuir os efeitos dessa irregularidade nos veículos, as máquinas e equipamentos agrícolas devem ser equipados com algum tipo de sistema de suspensão que absorva suficientemente as vibrações geradas pelo terreno e que reduza os esforços estruturais do veículo, proporcionando maior estabilidade e aumentando a vidaAnother important fact known to those skilled in the art is that agricultural land in general is very uneven. To lessen the effects of such an irregularity on vehicles, agricultural machinery and equipment must be equipped with some type of suspension system that sufficiently absorbs the vibrations generated by the ground and reduces the structural stresses of the vehicle, providing greater stability and increasing life.
útil do equipamento.equipment useful.
Em geral, sistemas de suspensão com cursos maiores permitem absorver impactos e irregularidades de grandes amplitudes no terreno de trabalho. Sistemas de suspensão com rigidez progressiva impedem grandes transferências de carga no fim de curso da suspensão. Essas duas características são reunidas pelos sistemas de suspensão hidropneumáticas, quer sejam passivos, ou ativos, atendendo satisfatoriamente os requisitos de rigidez e amortecimento exigidos para os veículos aqui considerados. Os objetivos de qualquer sistema de suspensão empregadoIn general, suspension systems with longer strokes allow to absorb impacts and irregularities of large amplitudes in the work ground. Progressively rigid suspension systems prevent large load transfers at the suspension's limit stroke. These two characteristics are brought together by hydropneumatic suspension systems, whether passive or active, satisfactorily meeting the stiffness and damping requirements required for the vehicles considered herein. The objectives of any suspension system employed
nos veículos em geral são: diminuir o efeito das acelerações causadas aos passageiros e às cargas transportadas, melhorar a estabilidade do mesmo, além de manter os pneus sempre em contato com o solo evitando, assim, que o condutor perca a direção do veículo. Num sistema de suspensão as molas são as responsáveis porIn vehicles in general they are: reducing the effect of accelerations caused to passengers and loads carried, improving its stability, and keeping the tires always in contact with the ground, thus preventing the driver from losing the direction of the vehicle. In a suspension system the springs are responsible for
prevenir que os choques provenientes do terreno de translado sejam inteiramente transmitidos aos passageiros. Os amortecedores têm o objetivo de controlar a oscilação das molas do sistema de suspensão através da absorção de parte da ,C^daV Ο* ^oprevent shocks from the shifting ground from being fully transmitted to passengers. The shock absorbers are intended to control the oscillation of the suspension system springs by absorbing part of the suspension.
<-? ο<-? ο
4/14 ^4/14 ^
energia deste movimento de oscilação.energy of this oscillating motion.
Um sistema de suspensão hidropneumática consiste basicamente de um cilindro hidráulico conectado a uma ou mais câmaras de gás seladas conhecidas como acumuladores. Os acumuladores substituem diretamente as molas mecânicas com a utilização de gás comprimido em suas câmaras. O amortecimento neste sistema é dado pela passagem do fluido hidráulico em um orifício entre o acumulador e o cilindro hidráulico.A hydropneumatic suspension system basically consists of a hydraulic cylinder connected to one or more sealed gas chambers known as accumulators. Accumulators directly replace mechanical springs using compressed gas in their chambers. Damping in this system is given by the passage of hydraulic fluid in a hole between the accumulator and the hydraulic cylinder.
Os sistemas de suspensão hidropneumática passiva, conhecidos como molas hidropneumáticas, se apresentam em diversas configurações no que diz respeito ao posicionamento dos acumuladores hidropneumáticos, a exemplo do apresentado na patente US 2007/0039790. Além disso, se comportam muito bem no caso de suspensões independentes, permitindo inclusive ajustes independentes da pressão do gás no interior dos acumuladores em cada roda ou em cada eixo do equipamento agrícola. Com isso, permitem otimizar o curso da suspensão em diferentes condições de carga. Isto é, possibilitam ajustar a rigidez da mola hidropneumática de uma roda dianteira diferentemente de uma roda traseira.Passive hydropneumatic suspension systems, known as hydropneumatic springs, come in a variety of configurations with respect to the placement of hydropneumatic accumulators, as shown in US Patent 2007/0039790. In addition, they perform very well in case of independent suspensions, even allowing independent adjustments of gas pressure within the accumulators on each wheel or on each axle of agricultural equipment. This enables the suspension to be optimized under different load conditions. That is, they make it possible to adjust the stiffness of the hydropneumatic spring of a front wheel differently from a rear wheel.
Essa característica é muito útil em pulverizadores e adubadeiras automotrizes ou rebocados, já que iniciam o ciclo de trabalho com os reservatórios cheios e terminam com os reservatórios vazios. Ou seja, quando o equipamento agrícola está carregado (com o tanque de defensivo cheio, no caso de um pulverizador autopropelido) a mola hidropneumática tem uma rigidez alta e quando atua em cargas médias a rigidez da mola é muito menor, proporcionando conforto e segurança para o trabalho com o equipamento. Além disso, a tecnologia de aplicação de defensivos agrícolasThis feature is very useful in self-propelled or towed sprayers and fertilizers as they start the duty cycle with full tanks and end with empty tanks. That is, when agricultural equipment is loaded (with the defensive tank full in the case of a self-propelled sprayer) the hydropneumatic spring has a high stiffness and when operating at medium loads the spring stiffness is much lower, providing comfort and safety for work with the equipment. In addition, pesticide application technology
exige máquinas muito estáveis para minimizar o uso dos insumos e melhorar a eficiência de aplicação dos defensivos. Exigem, por exemplo, que a barra dos pulverizadores e das adubadeiras esteja sempre o mais paralelo possível ao solo & % 5/14 < μ_%It requires very stable machines to minimize the use of inputs and improve the efficiency of pesticide application. They require, for example, that the sprayer and fertilizer bar is always as parallel to the ground as possible &% 5/14 <μ_%
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e, ao mesmo tempo, que o chassi da máquina esteja sempre na horizontal.and at the same time the machine chassis is always horizontal.
O sistema de levante hidráulico contido neste módulo permite a alteração da distância do eixo da máquina ao solo, ou seja, o módulo permite aumentar ou diminuir o vão livre do veículo.The hydraulic lift system contained in this module allows to change the distance from the machine axle to the ground, ie the module allows to increase or decrease the vehicle clearance.
Atender a todos estes requisitos implica na necessidade daMeeting all these requirements implies the need for
criação de uma máquina com controle automático e independente de altura e suspensão. Com isso o translado pode ser realizado a velocidades mais altas com estabilidade e a mesma máquina pode ser levantada, permitindo seu uso em culturas mais altas. Isso aumenta a versatilidade no uso do equipamento agrícola, implicando diretamente na diminuição de custos e no aumento da competitividade na produção agrícola. Além disso, contribui para a preservação do meio ambiente devido à diminuição das perdas na aplicação de defensivos.creation of a machine with automatic control and independent of height and suspension. With this, the transfer can be performed at higher speeds with stability and the same machine can be lifted, allowing its use in higher crops. This increases the versatility in the use of agricultural equipment, directly leading to lower costs and increased competitiveness in agricultural production. In addition, it contributes to the preservation of the environment due to the reduction of pesticide application losses.
A possibilidade de variação do vão livre das máquinas permite não só o trabalho com culturas mais altas, mas a otimização da aplicação dos defensivos para vários estágios de crescimento da planta. Um sistema de levante como o proposto na presente invenção minimiza danos causados à planta.The possibility of varying machine clearance allows not only to work with higher crops, but to optimize the application of pesticides to various stages of plant growth. A lift system such as that proposed in the present invention minimizes damage to the plant.
O uso de um cilindro hidráulico telescópico na composição do sistema de levante é uma solução técnica muito inovadora, já que o mesmo permite cursos grandes para valores baixos do comprimento fechado, quando comparado a cilindros hidráulicos simples. Isso permite que o sistema de levante ocupe um espaço menor no módulo, sendo, dessa forma, mais compacto, podendo inclusive apresentar valores maiores para o curso total.The use of a telescopic hydraulic cylinder in the lift system composition is a very innovative technical solution as it allows large strokes for low closed length values when compared to single hydraulic cylinders. This allows the lift system to occupy a smaller space in the module, thus being more compact and may even have larger values for the full stroke.
Quando se fala de veículos altos se pensa no transporte rodoviário dos mesmos. O transporte de máquinas altas nas estradas brasileiras é regulamentado e prevê multa para possíveis infrações. A possibilidade da existência de máquinas mais baixas facilita o transporte dessas máquinas e garante maior segurança nas rodovias.When you talk about tall vehicles you think about their road transport. Transport of tall machinery on Brazilian highways is regulated and provides for fines for possible infractions. The possibility of lower machines facilitates the transport of these machines and ensures greater safety on the highways.
Em face do estado da técnica acima descrito, foi desenvolvida a presente invenção, a qual tem como objetivo apresentar um módulo que chassi e a roda de um veículo proporcionando suspensão hidropneumática independente acoplada a um sistema de levante hidráulico e a um mecanismo de direção. O acoplamento é feito de modo que a atuação do sistema de suspensão hidropneumática e do sistema de levante seja independente, sendo assim, para cada posição do vão livre da máquina o sistema de suspensão trabalha independentemente para cada roda.In view of the state of the art described above, the present invention has been developed which aims to present a vehicle chassis and wheel module providing independent hydropneumatic suspension coupled to a hydraulic lift system and steering mechanism. The coupling is made so that the hydropneumatic suspension system and the lift system act independently, so that for each position of the machine free span the suspension system works independently for each wheel.
Outro objetivo importante desta invenção é o de equipar máquinas e equipamentos agrícolas com a possibilidade de variação do vão livre otimizando assim o trabalho com culturas de plantas altas ou com os vários estágios de crescimento das plantas, oferecendo, assim, maior versatilidade para a utilização desses veículos.Another important objective of this invention is to equip agricultural machinery and equipment with the possibility of free span variation thereby optimizing work with tall plant crops or the various stages of plant growth, thus offering greater versatility for the use of these crops. vehicles.
A utilização de uma suspensão hidropneumática tem como objetivo permitir uma variação não linear da rigidez do sistema. Sendo assim, para cargas médias a rigidez do sistema é moderada, possibilitando maior conforto. Para cargas elevadas, a rigidez do sistema de suspensão é elevada, proporcionando maior segurança no trabalho com máquinas ou equipamentos agrícolas carregados.The use of a hydropneumatic suspension aims to allow a nonlinear variation of the rigidity of the system. Thus, for medium loads the rigidity of the system is moderate, allowing greater comfort. For high loads, the rigidity of the suspension system is high, providing greater safety when working with loaded agricultural machinery or equipment.
Em uma possível variação construtiva, a utilização de molas hidropneumáticas (suspensão hidropneumática passiva), pode evoluir para o controle ativo do cilindro hidráulico do sistema de suspensão hidropneumática de forma simples e completamente factível para o módulo aqui apresentado. Isso possibilitaria variar dinamicamente a altura da máquina em relação ao solo (vão livre) para absorver o efeito do terreno acidentado sem movimentar a máquina, ou seja, sem movimentar a massa não-suspensa.In a possible constructive variation, the use of hydropneumatic springs (passive hydropneumatic suspension) may progress to the active control of the hydraulic cylinder of the hydropneumatic suspension system simply and completely feasible for the module presented herein. This would make it possible to dynamically vary the height of the machine from the ground (free span) to absorb the effect of uneven ground without moving the machine, ie without moving the unsprung mass.
A presente invenção também tem por objetivo proporcionar a transposição de terrenos inclinados e terraços mantendo o chassi da máquina na posição horizontal. Uma roda do veículo pode se encontrar em nível mais alto ou /The present invention also aims to provide for the transposition of inclined terrain and terraces by keeping the machine chassis in a horizontal position. A vehicle wheel may be at a higher level or /
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e>and>
mais baixo que as outras rodas. O sistema de levante pode corrigir automaticamente a diferença de altura proporcionada pelo terreno e o sistema de suspensão hidropneumática absorve as irregularidades daí provenientes.lower than the other wheels. The lift system can automatically correct the height difference provided by the terrain and the hydropneumatic suspension system absorbs the resulting irregularities.
Outro objetivo deste invento é o aumento da durabilidade da máquina agrícola com ele equipada através da diminuição da torção no chassi dada pelas irregularidades do terreno. A suspensão independente e o sistema de levante que compensa os desníveis do terreno proporcionam menores esforços de torção no chassi da máquina, aumentando a vida do equipamento e diminuindo gastos com manutenção. O sistema de levante pode compensar desníveis no terrenoAnother object of this invention is to increase the durability of the agricultural machine equipped with it by decreasing the torsion in the chassis given by the unevenness of the ground. Independent suspension and lift system that compensates for uneven terrain provide less torsional stress on the machine frame, extending equipment life and reducing maintenance costs. Lift system can compensate for uneven terrain
através da interligação dos cilindros hidráulicos de levante das pernas de um mesmo eixo.by interconnecting the hydraulic lift cylinders of the same axle.
Visando o aproveitamento do módulo de suspensão hidropneumática para a execução de diversas tarefas, o presente invento tem também por objetivo possibilitar a troca de pneus da máquina ou equipamento agrícola sem a necessidade do uso de macaco hidráulico.Aiming to make use of the hydropneumatic suspension module to perform various tasks, the present invention also aims to enable the exchange of tires of the machine or agricultural equipment without the need for the use of hydraulic jack.
Os sistemas podem ser interligados a uma unidade de controle eletrônica inteligente para leitura, interpretação e atuação nos sistemas: cilindro de controle de altura, cilindro de suspensão, transmissão do veículo (hidrostática), motor diesel e barras de pulverização.The systems can be linked to an intelligent electronic control unit for reading, interpretation and actuation in the systems: height control cylinder, suspension cylinder, vehicle transmission (hydrostatic), diesel engine and spray bars.
A independência entre o sistema de levante e o sistema de suspensão hidropneumática tem por objetivo oferecer a possibilidade de nivelamento do chassi da máquina ou equipamento agrícola no trabalho em terrenos inclinados.The independence between the lift system and the hydropneumatic suspension system aims to offer the possibility of leveling the chassis of the machine or farm equipment when working on sloping ground.
A presente patente de invenção será pormenorizadamenteThe present invention patent will be in detail
descrita com referência aos desenhos abaixo relacionados, nos quais:described with reference to the drawings below, in which:
As figuras 1a, 1b e 1c ilustram o chassi rolante de uma máquina ou de um equipamento agrícola equipado com o módulo de suspensão 8/14 Fis JÍU-1 proposto por esta patente, sendo que a seqüência das figuras mostra que, a ação do módulo permite o trabalho no campo para culturas de plantas altas além de permitir maior precisão no trabalho nos vários estágios de crescimento da planta;Figures 1a, 1b and 1c illustrate the undercarriage of a machine or agricultural equipment equipped with the suspension module 8/14 Fis JÍU-1 proposed by this patent, and the sequence of the figures shows that the action of the module enables field work for tall plant crops and allows for greater precision in work at various stages of plant growth;
As figuras 2a e 2b mostram vistas em perspectiva do chassi rolante de uma máquina equipada com o módulo em questão na posição de vão livre alto (figura 2a) e na posição de vão livre baixo (figura 2b);Figures 2a and 2b show perspective views of the undercarriage of a machine equipped with the module in question in the high clearance position (Figure 2a) and the low clearance position (Figure 2b);
A figura 3 ilustra a atuação independente do sistema de levante do módulo em questão no caso da transposição de um terreno inclinado, com o objetivo de manter o chassi da máquina ou equipamento agrícola sempre na posição horizontal;Figure 3 illustrates the independent actuation of the module's lift system in the case of transposition of inclined terrain, with the aim of keeping the chassis of the machine or agricultural equipment always in the horizontal position;
As figuras 4 mostram vistas em perspectiva da construção preferencial do módulo de suspensão hidropneumática proposto nesta patente, sendo que na figura 4a vê-se o módulo de suspensão na posição de levante mais baixo e na figura 4b vê-se o módulo na posição de levante mais alto; A figura 5 ilustra uma vista em corte da construção preferencialFigures 4 show perspective views of the preferred construction of the hydropneumatic suspension module proposed in this patent, with figure 4a showing the suspension module in the lowest lift position and figure 4b showing the module in the lift position higher; Figure 5 illustrates a sectional view of the preferred construction.
do módulo de suspensão hidropneumática defendido nesta patente, distinguindo os componentes do módulo que fazem parte da massa não-suspensa (na parte inferior da figura) e da massa suspensa (na parte superior da figura);the hydropneumatic suspension module defended in this patent, distinguishing the components of the module that form part of the non-suspended mass (at the bottom of the figure) and the suspended mass (at the top of the figure);
A figura 6 destaca parte dos componentes do sistema de suspensão hidropneumática passiva (mola hidropneumática) em questão;Figure 6 highlights part of the components of the passive hydropneumatic suspension system (hydropneumatic spring) in question;
A figura 7 mostra o funcionamento do sistema de direção para a posição de esterçamento máximo;Figure 7 shows the operation of the steering system to the maximum steering position;
A figura 8 mostra, esquematicamente, o circuito hidráulico do sistema de suspensão hidropneumática, incluindo os componentes que permitem carregar os acumuladores; eFigure 8 schematically shows the hydraulic circuit of the hydropneumatic suspension system, including the components for charging the accumulators; and
A figura 9 mostra esquematicamente o circuito hidráulico do sistema de levante, incluindo os componentes que permitem o funcionamento do referido sistema, como as válvulas reguladoras de vazão. daiV •Ή'νFigure 9 shows schematically the hydraulic circuit of the lift system, including the components that allow the operation of said system, such as the flow regulating valves. daiV • Ή'ν
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O equipamento agrícola equipado com o módulo de suspensão hidropneumática aqui descrito poderá realizar atividades de pulverização, adubação e colheita em culturas de plantas baixas 30 ou altas 28, com alta precisão e qualidade, como ilustram as figuras 1a, 1b e 1c. Além disso, o trabalho no campo será otimizado para as várias fazes de crescimento da planta: numa fase inicial 30, numa fase intermediária 29 e numa fase final 30. Na figura 1a, a cota genérica A1 indica um vão livre alto, A2 (tal como o ilustrado na figura 1b) indica um vão livre médio e A3 (tal como o ilustrado na figura 1c) indica um vão livre baixo. O sistema de levante 8 do módulo em questão permite a variação contínua do vão livre da máquina ou equipamento agrícola de A1 a A3.Agricultural equipment equipped with the hydropneumatic suspension module described herein may perform spraying, fertilizing and harvesting activities on 30 or high plant crops 28 with high precision and quality as illustrated in Figures 1a, 1b and 1c. In addition, fieldwork will be optimized for the various stages of plant growth: at an early stage 30, at an intermediate stage 29 and at a late stage 30. In Figure 1a, generic quota A1 indicates a high clearance, A2 (such as as shown in Figure 1b) indicates a medium clearance and A3 (as shown in Figure 1c) indicates a low clearance. The lifting system 8 of the module in question allows continuous variation of the free span of the machine or farm equipment from A1 to A3.
Observando as figuras 2a e 2b, pode ser visto que o eixo 3 é solidário à Iongarina 1 através da conexão soldada, rebitada ou parafusada 2. Os sistemas de suspensão hidropneumática 7 e de levante 8 de cada módulo em questão são totalmente independentes entre si e totalmente independentes para cada roda 11 da máquina ou equipamento agrícola.Referring to Figures 2a and 2b, it can be seen that the axis 3 is integral with Yongarine 1 through the welded, riveted or bolted connection 2. The hydropneumatic suspension systems 7 and lift 8 of each module in question are completely independent of each other and fully independent for each wheel 11 of the agricultural machine or equipment.
A máquina agrícola pode transpor terrenos inclinados como mostra a figura 3, uma vez que o sistema de levante 8 é independente para todas as rodas 11 da máquina e pode compensar as variações de nível presentes no terreno de trabalho, sejam elas laterais ou frontais, mantendo sempre o veículo com o chassi na posição horizontal. Isso é possível mediante a utilização de um sensor de deslocamento, acoplado no cilindro hidráulico do sistema de levante 8, eletronicamente controlado capaz de acionar válvulas que atuam no cilindros hidráulicos do sistema de levante, nivelando a máquina. Isso com a atuação do sistema de suspensão hidropneumática 7, que absorve as variações do terreno de trabalho e translado da máquina ou equipamento agrícola mesmo que o terreno seja inclinado. Esse método de nivelamento não é ilustrado nas figuras.The farm machine can traverse sloping terrain as shown in figure 3, as the lift system 8 is independent for all wheels 11 of the machine and can compensate for the level variations present on the work surface, whether side or front, while maintaining Always have the vehicle with the chassis in a horizontal position. This is made possible by the use of a displacement sensor coupled to the electronically controlled lift system hydraulic cylinder 8 capable of driving valves acting on the lift system hydraulic cylinders to level the machine. This is achieved by the hydropneumatic suspension system 7, which absorbs variations in the working ground and moves the machine or farm equipment even if the terrain is inclined. This leveling method is not illustrated in the figures.
O chassi da máquina ou do equipamento agrícola equipado com o módulo reivindicado neste invento terá a altura do eixo em relação ao solo variável graças à atuação do sistema de levante 8, como é ilustrado nas figuras 1a, 1b e 1c, 2a, 2b, 3 e 4a e 4b. Esse sistema de levante 8 é hidráulico e é composto por um cilindro hidráulico telescópico de dupla ou simples ação, mas pode também ser composto por um cilindro hidráulico convencional de dupla ou simples ação, ou mesmo por um elemento com rosca sem fim, tudo depende da geometria envolvida em cada máquina. Como ilustram as figuras 4a e 4b, o acoplamento do sistema de levante 8 é em série com o sistema de suspensão 7 e em paralelo com o sistema de guias composto pelo suporte superior 4, as carcaças das guias 5 e as hastes das guias 6, como ilustra a figura 5. O sistema de guias está ligado à massa suspensa 15 através do eixo do veículo 3 e do pino- mestre 17, preso através de buchas no suporte superior do módulo 4.The chassis of the machine or farm equipment equipped with the module claimed in this invention will have a variable axle height relative to the ground thanks to the actuation of the lift system 8 as illustrated in figures 1a, 1b and 1c, 2a, 2b, 3 and 4a and 4b. This lift system 8 is hydraulic and consists of a double or single acting telescopic hydraulic cylinder, but it can also consist of a conventional single or double acting hydraulic cylinder or even an endless threaded element, all depends on the geometry involved in each machine. As shown in figures 4a and 4b, the lift system coupling 8 is in series with the suspension system 7 and in parallel with the guide system composed of the upper bracket 4, the guide housings 5 and the guide rods 6, as shown in figure 5. The guide system is connected to the suspended mass 15 through the axle of the vehicle 3 and the king pin 17, secured by bushings in the upper support of module 4.
Com relação às figuras 4a e 4b e 5, vê-se que o sistema de levante 8 varia a posição relativa entre a massa suspensa 15 e a massa não- suspensa 16 da máquina ou equipamento agrícola possibilitando diretamente variação do vão livre do veículo.Referring to Figures 4a and 4b and 5, it is seen that the lift system 8 varies the relative position between the suspended mass 15 and the non-suspended mass 16 of the agricultural machine or equipment allowing direct variation of the vehicle free span.
A massa suspensa 15 é composta, neste caso, pelo chassi da máquina ou equipamento agrícola, pelo eixo 3, que se encontra solidário à Iongarina 1 do chassi, pelo suporte superior do módulo 4, pelas carcaças das guias 5, pelo sistema de suspensão hidropneumática propriamente dito 7 e pelos outros componentes do equipamento agrícola fixados ao chassi, tais como tanques, cabines, plataformas, barras de pulverização ou adubação, motor, bombas etc., (não ilustrados nas figuras).In this case, the suspended mass 15 comprises the chassis of the agricultural machine or equipment, the axle 3, which is integral with the chassis Yongarina 1, the upper support of the module 4, the guide housings 5, the hydropneumatic suspension system 7 itself and by the other components of the farm equipment attached to the chassis, such as tanks, cabs, platforms, spray or fertilizer bars, engine, pumps, etc., (not shown in the figures).
A massa não-suspensa 16 é composta, neste caso, pela roda 11 da máquina, pelas hastes das guias 6, pelo cilindro hidráulico do sistema de levante 8, pelo suporte inferior 9 do módulo de suspensão hidropneumática, pela transmissão hidrostática 10 e por quaisquer outros elementos fixados a esses, tais como o pára-lama e o abre-linhas (não representados nas figuras).The non-suspended mass 16 comprises in this case the machine wheel 11, the guide rods 6, the lift system hydraulic cylinder 8, the lower support 9 of the hydropneumatic suspension module, the hydrostatic transmission 10 and any other elements attached to these, such as the fender and the line opener (not shown in the figures).
Com a atuação do cilindro hidráulico do sistema de levante 8, tV Ç* 11/14 J Fls—With the actuation of the lift system hydraulic cylinder 8, tV Ç * 11/14 J Fls—
as hastes das guias 6 se alojam dentro das carcaças da guias 5, no caso da diminuição do vão livre da máquina ou equipamento agrícola. No caso do aumento do vão livre da máquina, as hastes das guias 6 saem de dentro das carcaças das guias 5. As hastes das guias 6 são embuchadas nas carcaças das guias 5 com buchas auto-lubrificantes não representadas nas figuras, visando resistir aos esforços de flexão impostos pelas forças laterais, longitudinais e verticais aplicadas pelo terreno agrícola sobre à roda 11 veículo, ou seja, aplicadas sobre a massa não suspensa 16.the guide rods 6 are housed within the guide housings 5 in the event of reduced clearance of the machine or agricultural equipment. In the case of increased machine clearance, the guide rods 6 exit from the guide carcasses 5. The guide rods 6 are embedded in the guide carcasses 5 with self-lubricating bushings not shown in the figures to resist stress. bending forces imposed by the lateral, longitudinal and vertical forces applied by the agricultural land on the vehicle wheel 11, ie applied to the unsprung mass 16.
O cilindro hidráulico do sistema de levante 8 suporta esforços axiais (tração e compressão) até o seu limite de flambagem. As guias constituídas pelas suas hastes 6 e suas carcaças 5, resistem aos esforços laterais, verticais e longitudinais aplicados pelo terreno na roda 11 do veículo. A(s) haste(s) da(s) guia(s) 6 é(são) unida(s) à(s) carcaça(s) da(s) guia(s) 5 através de buchas autolubrificantes. Deve ser esclarecido também que a(s) haste(s) da(s) guia(s) 6 podem ser construídas utilizando-se tanto tubos vazados, como também, e de forma alternativa, tubos maciços.The lift system hydraulic cylinder 8 withstands axial forces (traction and compression) to its buckling limit. The guides constituted by their rods 6 and their carcasses 5 resist the lateral, vertical and longitudinal forces applied by the terrain on the wheel 11 of the vehicle. The rod (s) of guide (s) 6 are attached to the housing (s) of guide (s) 5 through self-lubricating bushings. It should also be clarified that the rod (s) of the guide (s) 6 can be constructed using both hollow pipes and, alternatively, solid pipes.
O cilindro hidráulico do sistema de levante 8 é parafusado ao apoio inferior 9 do módulo de suspensão hidropneumática aqui proposto através de um flange soldado na carcaça externa deste cilindro hidráulico. Esta junção ao apoio inferior 9 pode ainda ser feita, alternativamente, através de munhão ou de rótula, não representadas nas figuras a seguir.The lift system hydraulic cylinder 8 is screwed to the lower support 9 of the hydropneumatic suspension module proposed herein by a flange welded to the outer housing of this hydraulic cylinder. This junction with the lower support 9 may alternatively be made by trunnion or kneecap not shown in the following figures.
Uma grande vantagem da presente invenção, na solução construtiva preferencial, é a utilização de um cilindro hidráulico telescópico no sistema de levante 8. O cilindro telescópico apresenta curso extenso para um comprimento fechado reduzido, em comparação aos cilindros hidráulicos de um único estágio.A major advantage of the present invention in the preferred constructional solution is the use of a telescopic hydraulic cylinder in the lift system 8. The telescopic cylinder has a long stroke for a short enclosed length compared to single stage hydraulic cylinders.
O circuito hidráulico do sistema de levante 8 é representado na figura 9, para uma máquina ou equipamento agrícola dotado de quatro rodas 11 e £ 12/14The hydraulic circuit of the lift system 8 is shown in Figure 9 for a four-wheeled agricultural machine or equipment 11 and 12 lbs.
composto pelos componentes do sistema de levante 8, anteriormente citados, além de válvulas direcionais de quatro vias 26, válvulas reguladoras de vazão 27, bomba hidráulica 22 e reservatórios hidráulicos 25.composed of the above mentioned lift system components 8, plus four-way directional valves 26, flow control valves 27, hydraulic pump 22 and hydraulic reservoirs 25.
As válvulas reguladoras de vazão 27 permitem manutenção de vazão constante independente das oscilações de pressão. Sendo assim, o aumento de carga em uma das rodas 11 do veículo não altera a posição do curso do cilindro hidráulico do sistema de levante 8. Além disso, com as válvulas reguladoras de vazão 27 atuando no circuito hidráulico, todos os cilindros atuam ao mesmo tempo, com o mesmo curso e na mesma velocidade. A válvula direcional de quatro vias 26 permite aumentar ouFlow regulating valves 27 allow constant flow maintenance independent of pressure fluctuations. Therefore, increasing the load on one of the vehicle wheels 11 does not change the position of the lift system's hydraulic cylinder stroke 8. In addition, with flow control valves 27 acting on the hydraulic circuit, all cylinders act at the same time. same time and at the same speed. Four-way directional valve 26 allows you to increase or
diminuir o vão livre do veículo permitindo a passagem de óleo para a haste ou para o êmbolo do cilindro hidráulico do sistema de levante 8. Para que a máquina apresente a possibilidade de nivelamento do chassi, tal como ilustrado na figura 3, é necessário além dessa válvula de quatro vias 26 que exista uma ligação entre os cilindros hidráulicos telescópicos do sistema de levante de um mesmo eixo. Essa possibilidade não está ilustrada nas figuras.decrease the vehicle clearance by allowing oil to pass to the lift system hydraulic rod or piston of the lift system 8. In order for the machine to provide chassis leveling as shown in figure 3, it is necessary in addition to this four-way valve 26 that there is a connection between the telescopic hydraulic cylinders of the single shaft lift system. This possibility is not illustrated in the figures.
O sistema de suspensão hidropneumática 7 conecta a massa suspensa 15 à massa não-suspensa 16, funcionando como uma mola de rigidez progressiva.The hydropneumatic suspension system 7 connects the suspended mass 15 to the non-suspended mass 16, acting as a progressive stiffness spring.
O sistema é composto por um cilindro hidráulico de dupla açãoThe system consists of a double acting hydraulic cylinder
19 interligado a dois acumuladores 12 e 13 e um comando hidráulico 20, tal como é ilustrado na figura 6.19 connected to two accumulators 12 and 13 and a hydraulic control 20 as shown in figure 6.
Como o cilindro hidráulico 19 é um cilindro de dupla ação, os volumes das duas câmaras existentes são diferentes. Sendo assim, o acumulador 12 conectado à câmara compreendida entre a tampa do cilindro e o pistão tem um volume maior que o acumulador 13 conectado à câmara compreendida entre o pistão e a parede da haste do cilindro hidráulico 19.Since the hydraulic cylinder 19 is a double acting cylinder, the volumes of the two existing chambers are different. Thus, the accumulator 12 connected to the chamber between the cylinder cap and the piston has a larger volume than the accumulator 13 connected to the chamber between the piston and the rod wall of the hydraulic cylinder 19.
Ainda com relação aos acumuladores 12 e 13, deve ser 13/14 Jf1s.J1— 8* esclarecido que a pressão do gás nos mesmos pode ser diferente para as rodas do eixo dianteiro e do eixo traseiro do veículo, sendo que opcionalmente os acumuladores podem ser do tipo bexiga, membrana ou pistão.Also with regard to accumulators 12 and 13, it should be clarified that the gas pressure thereon may differ for the front and rear axle wheels of the vehicle, and optionally the accumulators may be bladder, membrane or piston type.
O movimento do curso da suspensão é guiado pelas hastes das guias 6 ao entrarem nas carcaças das guias 5, no caso de carregamento do veículo, ou ao saírem das carcaças, no caso de descarregamento do veículo, assim como foi descrito para o curso do sistema de levante 8. O fim de curso do sistema de suspensão hidropneumática 7 é amortecido tanto no carregamento ou no descarregamento do cilindro hidráulico 19 com os batentes de suspensão 31 e 32, ambos externos ao cilindro hidráulico 19. Os componentes 31 e 32 além de terem a função de batentes de suspensão, absorvem desalinhamentos de carga ou desalinhamentos fabris.Suspension stroke movement is guided by the guide rods 6 as they enter the guide housings 5 when loading the vehicle or when leaving the carcasses when the vehicle is unloaded as described for the system travel 8. The limit switch of the hydropneumatic suspension system 7 is damped when either loading or unloading the hydraulic cylinder 19 with the suspension stops 31 and 32, both external to the hydraulic cylinder 19. The components 31 and 32 in addition to having The function of suspension stops absorb load misalignments or factory misalignments.
O circuito hidráulico do sistema de suspensão hidropneumática 7 é representado, na figura 8, para um dos eixos 3 da máquina ou equipamento agrícola. É composto pelos componentes do sistema de suspensão hidropneumática 7 anteriormente descrito, além de válvulas direcionais de duas vias 21, válvulas direcionais de três vias 24 e válvulas reguladoras de pressão 23.The hydraulic circuit of the hydropneumatic suspension system 7 is shown in figure 8 for one of the axles 3 of the agricultural machine or equipment. It comprises the components of the hydropneumatic suspension system 7 described above, as well as two-way directional valves 21, three-way directional valves 24 and pressure regulating valves 23.
As válvulas direcionais de três vias 24 são abertas no caso de carregamento dos acumuladores 12 e 13. O carregamento dos acumuladores 12 e 13 é realizado com a abertura da válvula direcional de três vias 24 e de cada uma das válvulas direcionais 21, e regulado com as válvulas reguladoras de pressão 23, que direcionam e regulam a pressão do óleo na saída da bomba 22. Cada uma das válvulas reguladoras de pressão 23 pode ser ajustada para atuar em pressões diferentes, permitindo melhor ajuste da rigidez do sistema de suspensão hidropneumática 7 no carregamento e no descarregamento da máquina ou equipamento agrícola.Three-way directional valves 24 are opened when charging accumulators 12 and 13. Charging of accumulators 12 and 13 is accomplished by opening the three-way directional valve 24 and each of the directional valves 21, and set to the pressure regulating valves 23, which direct and regulate the oil pressure at the pump outlet 22. Each of the pressure regulating valves 23 can be adjusted to act at different pressures, allowing better adjustment of the rigidity of the hydropneumatic suspension system 7 at the loading and unloading of agricultural machinery or equipment.
O "set-up", ou calibragem do sistema de suspensão hidropneumática 7 proposto pela presente Patente de Privilégio de Invenção é Cjy Χ· 14/14 ~ ρ·»—' «The set-up or calibration of the hydropneumatic suspension system 7 proposed by this invention is Cjy 14 · 14/14 ~ ρ · »- '«
ιΡιΡ
feito através da regulagem da pressão de uma bomba 22 por intermédio das duas válvulas reguladoras de pressão 23 que regulam a pressão do gás nos acumuladores 12 e 13.This is done by regulating the pressure of a pump 22 via the two pressure regulating valves 23 which regulate the gas pressure in the accumulators 12 and 13.
De acordo com as figuras de 1 a 5, o suporte superior 4 do módulo de suspensão hidropneumática aqui descrito tem a função de unir o cilindro do sistema de suspensão hidropneumática 7 através de parafusos ou pinos ou mesmo através de rótula, permitindo que a suspensão atue no eixo 3 da máquina ou equipamento agrícola. Além disso, a esse suporte superior 4 está acoplado o mecanismo de direção nos pontos 14 indicado na figura 7. O suporte superior 4 é solidário às carcaças das guias 5 através de buchas ou de braçadeiras.According to figures 1 to 5, the upper support 4 of the hydropneumatic suspension module described herein has the function of joining the cylinder of the hydropneumatic suspension system 7 through bolts or pins or even through a kneecap, allowing the suspension to act. on axis 3 of the agricultural machine or equipment. In addition, to this upper bracket 4 is coupled the steering mechanism at the points 14 indicated in figure 7. The upper bracket 4 is attached to the guide housings 5 by means of bushings or clamps.
O eixo 3 da máquina ou equipamento agrícola é unido ao suporte superior 4 através do pino-mestre 17, que por sua vez tem a liberdade de girar em torno do seu eixo de simetria permitindo assim o esterçamento da roda 11 do veículo.The axle 3 of the agricultural machine or equipment is attached to the upper bracket 4 via the kingpin 17, which in turn has the freedom to rotate about its symmetry axis thus allowing the steering wheel 11 of the vehicle to be steered.
O sistema de direção do veículo, mostrado na figura 7, atua no suporte superior 4 através do cilindro hidráulico do sistema de direção 18, girando a roda do veículo em relação à linha de centro do pino-mestre 17. O movimento de giro é transmitido do suporte superior 4 ao suporte inferior 9 através das carcaças das guias 5 e das hastes das guias 6 e, por sua vez, transmitido à roda 11 do veículo.The vehicle steering system, shown in figure 7, acts on the upper bracket 4 via the steering system 18 hydraulic cylinder, rotating the vehicle wheel relative to the centerline of the kingpin 17. The swinging motion is transmitted from the upper bracket 4 to the lower bracket 9 through the guide housings 5 and the guide rods 6 and in turn transmitted to the wheel 11 of the vehicle.
A presente patente prevê ainda a possibilidade de que, com relativa facilidade, seja empregado um sistema de controle ativo do cilindro hidráulico do sistema de suspensão hidropneumática (7), permitindo assim a utilização de um sistema de suspensão ativa para a máquina ou equipamento agrícola.The present invention further provides for the possibility that, with relative ease, an active control system of the hydraulic cylinder of the hydropneumatic suspension system (7) is employed, thus allowing the use of an active suspension system for the agricultural machine or equipment.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI0904829 BRPI0904829B1 (en) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | hydropneumatic suspension module with independent hydraulic lift system for vehicle clearance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI0904829 BRPI0904829B1 (en) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | hydropneumatic suspension module with independent hydraulic lift system for vehicle clearance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| BRPI0904829B1 BRPI0904829B1 (en) | 2019-11-26 |
Family
ID=49474834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI0904829 BRPI0904829B1 (en) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | hydropneumatic suspension module with independent hydraulic lift system for vehicle clearance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BRPI0904829B1 (en) |
-
2009
- 2009-11-11 BR BRPI0904829 patent/BRPI0904829B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| BRPI0904829B1 (en) | 2019-11-26 |
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