Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung für paarweise Kopplung von Laufrädern an einem Geländefahrzeug, gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Bei mehrachsigen Fahrzeugen, welche in kupierten Geländen zum Einsatz gelangen, wie dies beispielsweise bei Pistenfahrzeugen zur Aufbereitung von Schneepisten der Fall ist, wird angestrebt, dass die Laufräder jeweils möglichst eine gleichmässige Belastung auf den Boden ausüben. Eine solche Dynamik stellt sich jeweils dann ein, wenn einzelne Laufräder aufgrund eines zu überwindenden Hindernisses, das aus der Beschaffenheit des Geländes oder dessen Unterlage bestehen kann, soweit von ihrer Abrollhaftung abweichen können, dass ihre Radlast auf ebendiesen Hindernissen nicht mehr angemessen umgesetzt werden kann, dergestalt, dass sich auf die restlichen Räder eine zunehmende oder anschwellende ungleichmässige Belastung einstellt.
Um solche Nachteile aufzuheben, ist man in der Praxis dazu übergegangen, die Laufräder jeweils paarweise über eine Wippe und einen Schwingarm zu lagern, wobei die Federarbeit von einer durchgehenden Drehstabfeder übernommen wird. Damit wird durch diese Anordnung erreicht, dass die Belastung der Laufräder in kritischen Situationen um die Hälfte reduziert wird, denn ein nachgebendes Weichen des einen Laufrades gegenüber einem auftretenden Hindernis hat nicht unmittelbare negative Konsequenzen auf die betreffende Radlast des anderen Laufrades, sondern ebendiese Federung stemmt sich, soweit ihre Federcharakteristik es zulässt, dagegen, bis sich die Radlast dieses Laufrads, im Sinne einer Ausbalancierung der Antriebskräfte von den Rädern auf die Abrollunterlage, nachgezogen hat.
Bei diesem System von Drehstabfederachsen handelt es sich um einen vorzugsweise durchgehenden Vierkantstab, der in der Mitte des Achsrohres fest eingespannt ist, wobei die im Achsrohr gelagerten Lenkerarme an den Vierkantstabenden die schwingende Bewegung ausführen. Sobald die Radlasten an den Lenkerarmen bzw. Längslenkern angreifen, wird der Vierkantstab auf Verdrehung beansprucht. Zwar lässt sich damit die angestrebte gleichmässige Belastung auf die Laufräder erzeugen, indessen bringt diese Ausführungsart erhebliche Nachteile mit sich, vor allem handelt es sich hier um eine schwergewichtige Konstruktion, die bis zu mehreren hundert Kilos schwer werden kann. Dieses zusätzliche Gewicht drückt nahe liegend auf den Wirkungsgrad des Antriebsaggregates des Fahrzeuges.
Allein der innere Drehfederstab ist in der Regel aus einem etwa 30 mm Vierkantprofil aufgebaut und besteht, je nach Achslast des betreffenden Fahrzeuges aus einer bestimmten Anzahl Federstahl-Blattlagen, welche so zusammengebaut werden müssen, dass ihre Federwirkung und Reibungshysteresis nicht wirkungsgradvermindernd auf die Torsionsarbeit wirkt. Normalerweise werden die einzelnen Federstahl-Blattlagen an den äusseren Köpfen zusammengeschweisst, was bei nicht hundertprozentiger Qualität der dortigen Schweissnähte leicht zu entsprechenden Havarien kommen kann, welche regelmässig Ausfall des Fahrzeuges bedeuten.
Auch der Federungsbereich, d.h. der Ausschlag der Lenkerarme, vermag in keiner Weise zu befriedigen: Bei beispielsweise einer Spurbreite des Fahrzeuges von 1,5 m besteht der Drehstab, je nach Gewicht des Gerätes, aus durchschnittlich 3-5 Federstahl-Blattlagen, welche einen senkrechten Ausschlag von vielleicht 30 mm zulassen, der bei bestimmten kupierten Geländen viel zu wenig sein kann.
Aufgabe der Erfindung
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art eine Vereinfachung des zur Vergleichmässigung der Radlasten führenden Aufbaues vorzuschlagen, zugleich mithin auch eine Maximierung des möglichen Ausschlages der Lenkerarme anzustreben.
Vorteile der Erfindung
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass bei der erfindungsgemässen Einrichtung eine wesentlich leichtere Konstruktion bereitgestellt wird, die bei verbesserten Eigenschaften nur noch vielleicht 1/4 des Gewichtes einer Konstruktion nach dem Stand der Technik ausmacht. Dies ist insofern möglich, als je zwei hintereinander gelagerte Laufräder, welche mit dem Chassis des Fahrzeuges durch Schwingarme verbunden sind, durch ein Verbindungsstück miteinander gekoppelt sind. Dieses Verbindungsstück koppelt die zwei unabhängigen Laufräder etwa auf Höhe Radmitte zu einem System zusammen, dergestalt, dass die Schwingarme beider Laufräder gleichzeitig, d.h. in integraler Weise, eine Bewegung ausführen. Das Verbindungsstück kann eine Federung aufweisen, welche eine Längenveränderung desselben möglich macht.
Während bei der Ausführung ohne Federung jede Höhenveränderung des vorderen Laufrades sich unmittelbar auf das gekoppelte hintere Laufrad im Sinne einer Aufteilung der Radlasten auswirkt, kommt es bei der gefederten Ausführung erst nach Überwindung der Federvorspannung zu einer Übertragung des Weges und dementsprechend zu einem Radlastausgleich zwischen den gekoppelten Laufrädern. Da die Schwingarme im Ruhezustand vorzugsweise in einem spitzen Winkel gegenüber dem Verbindungsstück stehen, ergibt sich daraus die vorteilhafte Möglichkeit, dass durch Veränderung der Länge des Verbindungsstückes die Chassishöhe des Fahrzeuges vom Boden in beiden Richtungen verändert werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass ein Verbindungsstück, das längenmässig unveränderbar sein kann, einfacher und billiger als das zum Stand der Technik gehörende System ist, die Verbindung der Laufräder paarweise über eine Wippe durch den Einsatz von Federstahl-Blattlagen zu erwirken.
Vorteilhafte und zweckmässige Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufgabenlösung sind des weiteren in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Kurze Beschreibung der Figuren
Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. In den Figuren sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Laufwerk eines Raupenfahrzeuges und
Fig 2 eine gefederte Ausgestaltung eines Verbindungsstückes zur Kopplung zweier Laufräder.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt das Laufwerk eines Fahrzeuges, das als Raupenfahrzeug ausgebildet ist. Raupenfahrzeuge sind mit einer Gleitkette ausgerüstet, die infolge ihrer grossen Auflagefläche nur einen sehr geringen Bodendruck von bis zu 0,6 kp/ cm<2> ausübt und deshalb besonders gut für den Einsatz auf unverdichteten Böden geeignet ist. Dies ist beispielsweise bei Pistenfahrzeugen zur Herrichtung von Schneepisten der Fall. Bei diesen Fahrzeugen, welche Fig. 1 als Ausführungs beispiel zeigt, geht es immer darum, dass die Laufräder eine gleichmässige Radlast auf die Gleitkette auszuüben vermögen. Dies ist bei ebener Bodenbeschaffenheit an sich immer der Fall.
Kommt es aber zur Durchfahrt eines holprigen Geländes, so stellt man fest, dass die vorne plazierten Laufräder bei der unebenen Stelle ein Nachweichen erfahren, dies zu Lasten eines Zwillingslaufrades oder zu Lasten eines nachfolgenden Laufrades, wenn bei letzterem eine Kopplung zum vorne plazierten Laufrad fehlt. Während bei erstgenannter Konstellation die auftretenden Nachteile durch beispielsweise eine Differentialsperre gemildert werden können, muss die durch Abheben oder Einfallen des vorderen Laufrades bedingte ausgleichende Überwälzung der Radlast durch einen Kopplungsmechanismus ausgeglichen werden. An dem Chassis 1 sind Schwingarme 2a, 2b gelagert, welche je als Support eines Laufrades 3a resp. 3b dienen.
Gegenüber der horizontalen Ebene durch die Radmitten 4a, 4b der Laufräder 3a, 3b bildet der Verlauf der Schwingarme 2a, 2b einen spitzen Winkel, wobei gegenüber dem Verbindungsstück 6 als Kopplung zweier hintereinander plazierter Laufräder diese spitzen Winkel 5a, 5b in Fahrtrichtung zueinander spiegelbildlich stehen. Das Verbindungsstück 6 von der Form einer Welle, das etwa auf Höhe Radmitten 4a, 4b angreift, integriert die zwei Laufräder 3a, 3b, die an sich wegen der freigelagerten Schwingarme 2a, 2b beliebig schwenkbar wären, zu einem festen System. Das Verbindungsstück bildet somit die untere feste Grundlinie eines dynamischen gleichschenkligen Trapezes 7, wie die schraffierte Fläche versinnbildlichen will. Die des weiteren ersichtliche Raupenkette 8 entfaltet keinen Einfluss auf die einrichtungsmässige Ausgleichung der Radlast bei unebenem Gelände.
Richtig ist, dass wenn die Laufräder 3a, 3b unmittelbar die Kraftübertragung auf die Raupenkette 8 ausüben, diese die Umsetzung der Radlasten im Sinne der Vorzüge eines Raupenfahr zeuges übernimmt. Ausgehend von einem längenmässig unveränderlichen Verbindungsstück 6 überträgt sich jede Veränderung des Winkels 5a auf den spiegelbildlich angeordneten Winkel 5b im Sinne einer Vergrösserung oder Verkleinerung desselben. Wird also das Laufrad 3a bei der Überwindung einer Unebenheit abgehoben, so wird das nachlaufende Rad 3b, wegen der durch das Verbindungsstück bedingten starren Verbindung mit dem vorderen, nachgezogen, dergestalt, dass der Raddruck des vorderen Laufrades 3a auf die Raupenkette 8 oder sonst auf die Abrollebene nicht absinkt. Dies wäre aber dann immer der Fall, wenn die zwei Laufräder 3a, 3b unabhängig voneinander eine Nachgiebigkeit aufweisen würden.
Diese Abläufe sind auch leicht zu verstehen, denn jedes Zurückweichen oder Nachgeben eines Laufrades brächte unmittelbar einen örtlichen Verlust an Raddruck auf den Teil der angreifenden Raupenkette 8. Das ist auch der Grund, dass hiergegen nach Stand der Technik ein Widerstand in Form des mit grossen Nachteilen behafteten Systems einer Drehstabfeder eingreift. Es ist nicht unabdingbar, dass das Verbindungsstück 6 in der horizontalen Ebene etwa auf Höhe der Radmitten 4a, 4b angebracht wird. Es kann ohne weiteres von dieser Ebene verschoben sein; wichtig ist es nur, dass möglichst auf Hilfsgestänge verzichtet wird, denn diese lassen die Gefahr einer unsauberen Übertragung anschwellen.
Verlässt man das Prinzip der symmetrischen Wegübertragung zwischen vorderem und hinterem Laufrad 3a bzw. 3b, so muss berücksichtigt werden, dass ein Fahrzeug nicht nur eine Bewegungsrichtung hat, weshslb bei nicht symmetrischer Übertragung die Konsequenzen bei jeder Umkehrung der Fahrtrichtung bedacht werden müssen. Grundsätzlich ist es so, dass die Bodenfreiheit, d.h. die Chassishöhe, eine Funktion der Länge des Verbindungsstücks 6 ist: Je kürzer das Verbindungsstück 6, um so grösser fallen die beiden spitzen Winkel 5a, 5b aus. Sofern das Verbindungsstück 6 etwa auf Höhe der Radmitten 4a, 4b angreift, muss berücksichtigt werden, dass die Laufräder 3a, 3b eine Achse oder Nabe eines bestimmten Durchmessers aufweisen, weshalb das Verbindungsstück 6 die Laufräder 3a, 3b nur ausserhalb der jeweiligen Verdickung koppeln kann.
Der freie Abstand zwischen Achse oder Nabe der Laufräder 3a, 3b und Verbindungsstück 6 ist ein Mass für die maximal mögliche Einwippung der Laufräder. Es ist von Vorteil, wenn ein neutraler Anschlag so angebracht wird, dass das Verbindungsstück 6 bei extremer Auslenkung noch einen Sicherheitsabstand zur Achse oder Nabe der Laufräder 3a, 3b aufweist.
Fig. 2 zeigt eine Konstruktionsvariante eines gefederten Verbindungsstückes. Dieses ist zweigeteilt 6a, 6b. Der eine Teil 6a trägt stirnseitig eine Büchse 9, welche die Aufnahme einer Feder 10 ermöglicht. Vorliegend wird die angestrebte Federung durch ein Federpaket von Tellerfedern gebildet. Eine Schraube 11, welche in die Büchse 10 eingewindet werden kann, bildet die Verstellmöglichkeit einerseits bezüglich der gewünschten Vorspannung der Feder 10, andererseits, bei abnehmender Federkraft, bezüglich der Länge des Verbindungsstückes. Selbstverständlich ist auch ein System denkbar, bei welchen die beiden Funktionen unabhängig voneinander eingestellt werden können. Damit die beiden Verbindungsteile 6a, 6b individuell zueinander gefedert sind, weist der Verbindungsteil 6b endseitig eine Schulter 12 auf, welche die andere Einspanngrenze der Feder 10 darstellt.
Mit einer solchen Konstruktion lässt sich nicht nur eine Vorspannung der Feder 10 nach einer linearen Federcharakteristik erzeugen, sondern es lässt sich gut eine degressive oder progressive Federcharakteristik vorsehen, wobei in diesem Zusammenhang auf die bereits erwähnte Problematik bei einer Änderung der Fahrtrichtung des Fahrzeuges hingewiesen werden muss. zine Vorspannung ist immer dort angebracht, wo bis zu einer bestimmten Krafteinwirkung eine direkte Ausgleichung der Radlasten stattfinden muss. Nimmt bei einer solchen Bereitstellung die Kraft aus Unebenheiten auf das andere Laufrad 3b zu, so wird diese durch die dann einsetzende Einfederung aufgefangen, und es findet für dieses Kraftsegment keine Angleichung der Radlasten mehr statt.
The present invention relates to a device for coupling pairs of wheels to an off-road vehicle according to the preamble of claim 1.
State of the art
In multi-axle vehicles that are used in cropped areas, as is the case, for example, with snow groomers for the preparation of snow slopes, the aim is for the wheels to exert as uniform a load on the ground as possible. Such dynamics occur when individual wheels, due to an obstacle to be overcome, which may consist of the nature of the terrain or its surface, may differ from their rolling liability that their wheel load can no longer be adequately implemented on these obstacles, in such a way that an increasing or increasing uneven load occurs on the remaining wheels.
In order to overcome such disadvantages, the practice has been to mount the wheels in pairs on a rocker and a swing arm, the spring work being taken over by a continuous torsion bar spring. The result of this arrangement is that the load on the wheels is reduced by half in critical situations, because a yielding deflection of one wheel against an obstacle does not have immediate negative consequences for the wheel load of the other wheel, but the suspension itself , as far as their spring characteristics allow, until the wheel load of this wheel, in the sense of balancing the drive forces from the wheels to the rolling surface, has tightened.
This system of torsion bar spring axles is a preferably continuous square bar which is firmly clamped in the middle of the axle tube, the link arms mounted in the axle tube performing the oscillating movement at the square bar ends. As soon as the wheel loads attack the handlebars or trailing arms, the square bar is subjected to torsion. Although the desired uniform load on the impellers can be generated, this embodiment has considerable disadvantages, in particular it is a heavy construction that can weigh up to several hundred kilos. This additional weight is obvious to the efficiency of the drive unit of the vehicle.
The inner torsion spring bar alone is usually constructed from an approximately 30 mm square profile and, depending on the axle load of the vehicle concerned, consists of a certain number of spring steel sheet layers, which must be assembled in such a way that their spring action and friction hysteresis do not reduce the torsional efficiency. Normally, the individual spring steel sheet layers are welded together on the outer heads, which, with the weld seams there being less than one hundred percent, can easily lead to corresponding accidents, which regularly mean vehicle failure.
The suspension area, i.e. the deflection of the handlebar arms is in no way satisfactory: for example, with a track width of 1.5 m, the torsion bar, depending on the weight of the device, consists of an average of 3-5 spring steel leaf layers, which have a vertical deflection of maybe 30 mm allow, which may be far too little in certain cropped areas.
Object of the invention
The invention seeks to remedy this. The invention, as characterized in the claims, is based on the object of proposing a simplification of the structure leading to the equalization of the wheel loads in a device of the type mentioned, and at the same time also striving to maximize the possible deflection of the handlebar arms.
Advantages of the invention
The essential advantages of the invention can be seen in the fact that the device according to the invention provides a much lighter construction which, with improved properties, only makes up perhaps 1/4 of the weight of a construction according to the prior art. This is possible insofar as two running wheels mounted one behind the other, which are connected to the chassis of the vehicle by swing arms, are coupled to one another by a connecting piece. This connecting piece couples the two independent wheels together at about wheel center to form a system in such a way that the swing arms of both wheels at the same time, i.e. in an integral way to perform a movement. The connecting piece can have a suspension which makes it possible to change its length.
While in the version without suspension, any change in height of the front wheel has a direct effect on the coupled rear wheel in the sense of a distribution of the wheel loads, in the spring-loaded version the path is only transmitted after the spring preload has been overcome and the wheel load is accordingly balanced between the coupled ones Wheels. Since the swing arms are preferably at an acute angle to the connecting piece in the idle state, this results in the advantageous possibility that by changing the length of the connecting piece the chassis height of the vehicle can be changed from the ground in both directions.
Another advantage of the invention can be seen in the fact that a connecting piece, which can be unchangeable in length, is simpler and cheaper than the system belonging to the prior art to effect the connection of the impellers in pairs by means of a rocker by using spring steel sheet layers .
Advantageous and expedient developments of the task solution according to the invention are further characterized in the dependent claims.
Brief description of the figures
Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. All elements not necessary for the immediate understanding of the invention have been omitted. In the figures, the same elements are provided with the same reference symbols.
It shows:
Fig. 1 a drive of a caterpillar and
Fig. 2 shows a sprung design of a connecting piece for coupling two wheels.
Description of the embodiments
Fig. 1 shows the drive of a vehicle which is designed as a caterpillar. Tracked vehicles are equipped with a slide chain which, due to its large contact surface, exerts only a very low ground pressure of up to 0.6 kp / cm <2> and is therefore particularly well suited for use on non-compacted soils. This is the case, for example, with snow groomers for the preparation of snow slopes. In these vehicles, which Fig. 1 shows as an example of execution, it is always a matter of the fact that the wheels are able to exert an even wheel load on the slide chain. This is always the case with even ground conditions.
If, however, a bumpy terrain is passed through, it is found that the wheels placed in front experience a re-softening at the uneven place, at the expense of a twin wheel or at the expense of a subsequent wheel if the latter lacks a coupling to the wheel placed at the front. While in the first-mentioned constellation the disadvantages that arise can be alleviated by, for example, a differential lock, the compensating transfer of the wheel load caused by the lifting or dropping of the front wheel must be compensated for by a coupling mechanism. On the chassis 1, swing arms 2a, 2b are mounted, each of which supports a wheel 3a and. 3b serve.
Compared to the horizontal plane through the wheel centers 4a, 4b of the wheels 3a, 3b, the course of the swing arms 2a, 2b forms an acute angle, with these acute angles 5a, 5b being mirror images of one another in the direction of travel relative to the connecting piece 6 as a coupling of two successively placed wheels. The connecting piece 6 in the form of a shaft, which engages approximately at the level of the wheel centers 4a, 4b, integrates the two wheels 3a, 3b, which per se could be pivoted as desired because of the freely suspended swing arms 2a, 2b, into a fixed system. The connecting piece thus forms the lower fixed baseline of a dynamic isosceles trapezoid 7, as the hatched area symbolizes. The caterpillar track 8, which is also visible, has no influence on the equipment-related compensation of the wheel load on uneven terrain.
It is correct that if the wheels 3a, 3b directly exert the power transmission on the caterpillar 8, this takes over the implementation of the wheel loads in the sense of the advantages of a caterpillar drive. Starting from a connector 6 that is unchangeable in length, any change in the angle 5a is transferred to the mirror-image-arranged angle 5b in the sense of an enlargement or reduction thereof. If the impeller 3a is lifted when overcoming an unevenness, the trailing wheel 3b, due to the rigid connection to the front caused by the connecting piece, is retightened in such a way that the wheel pressure of the front impeller 3a is applied to the crawler belt 8 or otherwise to the Roll level does not drop. However, this would always be the case if the two running wheels 3a, 3b had a flexibility independently of one another.
These processes are also easy to understand, because every retraction or yielding of an impeller would immediately result in a local loss of wheel pressure on the part of the attacking crawler belt 8. This is also the reason why, according to the prior art, resistance in the form of this has great disadvantages affected system of a torsion bar engages. It is not essential that the connecting piece 6 is attached in the horizontal plane approximately at the level of the wheel centers 4a, 4b. It can easily be shifted from this level; it is only important that auxiliary rods are avoided if possible, because these increase the risk of unclean transmission.
If you leave the principle of symmetrical path transmission between the front and rear wheels 3a and 3b, it must be taken into account that a vehicle does not only have one direction of movement, but if the transmission is not symmetrical, the consequences must be taken into account each time the direction of travel is reversed. Basically, the ground clearance, i.e. the chassis height is a function of the length of the connecting piece 6: the shorter the connecting piece 6, the greater the two acute angles 5a, 5b. If the connector 6 engages approximately at the level of the wheel centers 4a, 4b, it must be taken into account that the wheels 3a, 3b have an axle or hub of a certain diameter, which is why the connector 6 can couple the wheels 3a, 3b only outside the respective thickening.
The free distance between the axle or hub of the wheels 3a, 3b and connecting piece 6 is a measure of the maximum possible rocking of the wheels. It is advantageous if a neutral stop is attached in such a way that the connecting piece 6 still has a safety distance from the axis or hub of the impellers 3a, 3b in the event of extreme deflection.
Fig. 2 shows a design variant of a spring-loaded connector. This is divided into two 6a, 6b. One part 6a carries a bushing 9 on the end face, which enables a spring 10 to be accommodated. In the present case, the desired suspension is formed by a spring set of disc springs. A screw 11, which can be screwed into the sleeve 10, forms the adjustment possibility on the one hand with respect to the desired pretension of the spring 10, and on the other hand, with decreasing spring force, with respect to the length of the connecting piece. Of course, a system is also conceivable in which the two functions can be set independently of one another. So that the two connecting parts 6a, 6b are individually sprung to one another, the connecting part 6b has a shoulder 12 at the end, which represents the other clamping limit of the spring 10.
With such a construction, not only can the spring 10 be preloaded according to a linear spring characteristic, but a degressive or progressive spring characteristic can also be provided, in which connection the problem already mentioned when changing the direction of travel of the vehicle must be pointed out . zine pretensioning is always appropriate where a direct balancing of the wheel loads must take place up to a certain force. If the force increases due to unevenness on the other impeller 3b in the case of such a provision, then this is absorbed by the deflection which then sets in, and the wheel loads are no longer matched for this force segment.