DE102012014505A1

DE102012014505A1 - Ausgleichsvorrichtung zur Höhen- und Neigungsanpassung bei Konturnachführung von Geräten, insbesondere von Schneid- und Rechenwerken

Info

Publication number: DE102012014505A1
Application number: DE201210014505
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2014-01-23

Abstract

Mit mindestens einem gerichtet kontraktions- und expansionsfähigen Polygon-Koppelgetriebe (0) mit Gelenken (4) und Koppelgrad 0 in Höhen- und Neigungsanpassung. Verbunden mit einem Bewegungsmechanismus oder Ausleger (30) oder Fahrzeug und einem Arbeitsgerät oder Tastwerk (5), wirkt die Vorrichtung 0 durch – je Bewegungsebene – hintereinander angeordnete frei-gängige Hebelwerke (3, 3') und optional weitere, nachgiebige Mittel (3'). Mindestens ein Hebelwerk (3, 3') hat ein Zwischengelenk/eine funktionale Zwischengelenkstelle (4, 4'), fähig zu Beuge- und Streckbewegung; Ersteres schließt in Normalstellung mit Basis (1) und Koppel (2) einen jeweils nicht verschwindenden Winkel ein. Betrieblicher Übergang von einer Polygon-Koppelgetriebeform (0) in eine andere. Durch vielfältige Expansion und Kontraktion des Mechanismus (0) stellt sich die Koppel (2) zur Basis (1) – Abstand und Neigung sind voneinander unabhängig – passend ein.

Description

Die Erfindung betrifft eine kinematische Ausgleichsvorrichtung zur Höhen- und Neigungsanpassung von an Konturen entlang geführten Geräten, insbesondere von Schneid- und Rechenwerken.
Bestehend aus mindestens einem, – geometrisch-funktionell im Wesentlichen in einer Bewegungsebene liegenden –, in sich geschlossenen, dabei im Bewegungsablauf gerichtet kontraktions- und expansionsfähigen Polygon-Koppelgetriebe mit Gelenken, und verschwindendem Koppelgrad von Höhen- und Neigungsanpassung. Gebildet aus mit einem Bewegungsmechanismus oder Ausleger oder Fahrzeug verbundener Basis, mit einem Arbeitsgerät oder Tastwerk verbundener Koppel, mit Basis und Koppel verbindenden hintereinander angeordneten und als solche frei-gängigen Hebelwerken und, je nach Ausführung und Konfiguration, optional weiteren, nachgiebigen und Kräfte übertragenden Mitteln, so auch Draht, Seile, Federn, Dämpfer oder deren Kombination sowie Aktuatoren.
Mindestens eines der Hebelwerke weist ein Zwischengelenk oder eine funktionale Zwischengelenkstelle auf, welche dort Winkeländerungen durch Beuge- und Streckbewegung zulässt, dabei – je nach Ausführung – mit oder ohne Durchgang/Durchschlag durch die Strecklage.
Die Zwischengelenkstellen schließen selbst weder an Basis noch Koppel an, als Verbund zweier Elemente oder als integral abwinkelbares Teil.
Durch solcher Art Gelenkstelle, – gestreckt oder abgewinkelt –, ist im Bewegungsablauf der Übergang von einer Polygon-Koppelgetriebe Gelenkkettenform in eine andere möglich, sobald durch äußere Einflüsse und innere Bedingungen Ausdehnung und Winkellagen der Polygon-Gestalt sich ändern, wobei durch horizontales und/oder vertikales Ausdehnen und/oder Zusammenziehen des Mechanismus, ganz oder in Teilen, situativ bedingt, sich die Koppel zur Basis in vielfach möglicher Kombination – in Abstand und Neigung zueinander, und optional Drillung – jeweils passend zum Konturverlauf – dabei mindestens streckenweise kontinuierlich einstellt.
Das einzelne streck- und beugefähig abwinkelbare Hebelwerk besteht aus zwei miteinander verbundenen Elementen, die in Normalstellung mit Basis und Koppel einen jeweils nicht verschwindenden Winkel einschließen. Oder ist alternativ ein ebensolches Biege- oder Biegefederelement, insbesondere eine Schenkelfeder, mit integriertem Zwischengelenkbereich an konstruktiv vorbestimmter oder sich konstruktiv-funktionell ergebender Stelle im Betrieb. Das gelenkig angehängte Gerät kann insbesondere gleichzeitig mehr als nur einen kinematischen Momentanpol der Koppel aufweisen.
Soweit Mäh- und Rechenwerke betreffend, weist der Stand der Technik Gelenkvierecke aus, mit, – je nach Ausbildung – unterschiedlichen Nachteilen in der Bodenanpassung. Bekannte Lösungen der Ausgleichsvorrichtungen, seien es als von einem Fahrzeug geschleppte oder darin integrierte Geräte wie beim Aufsitzrasenmäher, unterscheiden sich als solche mit Parallel-Lenkern und solche mit Nicht-Parallel-Lenkern.
Auch Bulldozer nutzen Viergelenk Anordnungen als Ausgleichsvorrichtung. Zu Einzelheiten sei auf folgende Schriften verwiesen:
US 2,807,127 (4); CH 510 975 (1); DE 30 22 742 (1); GB 2 013 466 (2); GB 1,014,385 (2); DE 38 35 367 (2).
Derartige bekannte Ausgleichsvorrichtungen sollen vermeiden, dass Rotations- oder Balkenmähwerke nicht „fressen”, nicht Boden und/oder Grasnarbe verletzen, um nicht dabei das Erntegut zu verunreinigen.
Parallellenker lassen bekanntlich keine Drehungen zu sondern nur einen Parallelversatz: Hebung und Senkung sowie Vor- und Rückversatz des mit der Koppel verbundenen Gerätes/Schneidwerks entlang eines Pfads.
Damit ist eine Höhen- aber keine Neigungs-/Steigungsanpassung möglich.
Dreh-Mähwerke mit insbesondere fester Drehachse lassen zwar in den durch Ausführung bedingten Grenzen eine Neigungsanpassung zu, bedürfen aber einer zusätzlichen Hubbewegung im Traktor-Gestänge, um auch unstetige Anstiege oder nicht zu große Fremdkörper in Höhenanpassung überhaupt überwinden zu können, sobald das Heck gegen den Boden drückt. Ein solches Mähwerk mit notwendigem Hub im Traktor-Gestänge liegt beispielsweise mit DE 38 35 367 (1, 2) vor.
Andere Gelenkvierecke weisen nicht-parallele Hebel/Lenker auf, deren Verlängerungen sich auf oder ober- oder unterhalb der Arbeitsebene des Schneid- oder Rechenwerks bzw. der Bodenoberfläche schneiden.
Je nach Ausrichtung der Lenker/Hebel kann der Schnittpunkt vor, auf oder hinter der vertikalen Symmetrieachse einer Schneidwerk-Trommel liegen.
Solcher Art kinematischer Viergelenk Koppelgetriebe, – sofern nicht als Parallelogrammführung ausgeführt –, weisen Translations- und Rotationsbewegungen der Koppel/des Schneidwerkträgers auf, die im jeweiligen Ausmaß in einem zwangsläufigen Verhältnis zueinander stehen, da untrennbar voneinander. Dies ist der erfindungsgemäß zu behebende Nachteil des Standes bekannter Technik.
Eine andere Schrift DE 698 24 790 als Übersetzung der EP 0 876 748 mit der Bezeichnung „Maschine mit einer relativ zu der Tragkonstruktion schwenkbaren Bearbeitungseinheit und Schwenk-Verfahren” umfasst mindestens eine Parallelogrammverbindung (in Normallage und unterhalb dieser): mit Mitteln zur Umwandlung des Parallelogramms in ein Viereck, welche Mittel ab einem definierten Aufwärtsbewegungsausmaß oberhalb der Normallage wirksam werden. Übergang mit sprunghaftem Drehachswechsel.
Diese Anhängevorrichtung stellt darauf ab, als Parallelogramm keine Drehung der Arbeitseinheit zuzulassen; aber als in ein Nicht-Parallelogramm gewandeltes Viereck oberhalb der Normallage ab Definitionsstelle, dabei via Anschläge (Mittel) gesteuert, dann eine mit der Hubbewegung gekoppelte unfrei-zwangsläufige Hub-Drehbewegung der Arbeitseinheit herzustellen.
Die obere reale Stange wird dabei durch eine obere virtuelle mit sprunghaft versetztem Drehpunkt ersetzt. Die virtuelle Stange bestehend aus der realen Stange mit fast oder ganz rechtwinklig anschließendem und mit Rahmen/Basis oder aber der Arbeitseinheit (Getriebe-Koppel) verbundenen Stützteil.
Das Stützteil bildet im Stangen Gelenk per Anschlag blockierte („locked”) oder vom Aufwärtsbewegungsausmaß abhängige, dann bedingt automatisch gelöste Dreh-Verbindung mit über das Stangensystem zwangsläufig gekoppelter Hub- und Schwenkbewegung. Das Stützteil verläuft wie gezeigt im gesamten Betriebsbereich ganz oder im Wesentlichen parallel und in der unmittelbaren Nähe zum umgebenden Rahmenteil (Getriebe-Basis).
Das Charakteristikum letzt erwähnter Schrift ist also:

– Der Betriebsbereich (Aufwärtsbewegungsbereich) ist zweigeteilt, mit 2-Phasen Funktionalität bei Parallelogramm Umwandlung in ein durch Mittel vorbestimmtes Nicht-Parallelogramm Viereck.
– Die einzelne Parallelogramm Verbindung umfasst nur jeweils zwei, in der jeweiligen Phase alternativ wirksame (real/real, real/virtuell) Stangen, bei sprunghaftem Übergang (Flip-Flop Prinzip) von Phase 1 zu Phase 2 und vice versa im vorbestimmtem Umschlagspunkt.
– Anstelle der Bewegungs-Freigängigkeit aller Gelenke bestehen das Bewegungsausmaß erfinderisch beschränkende zwangsläufige Bedingungen: in Form der Parallelogrammführung, der Anschläge und sonstiger die Bewegungsausmaß-Phasen 1, 2 trennenden, unterscheidenden und definierenden Mittel.

Die vorliegende Erfindung kennt derlei Bedingungen und Einschränkungen im gesamten Betriebsbereich mit Gelenk-Freigang bei anderen Formen nicht.
Die erfinderische Grundidee ist, Translations- und Drehbewegung des Arbeitsgeräts oder Tastwerks 5 im gesamten Betriebsbereich der Vorrichtung 0 sich frei-gängig und insbesondere unabhängig voneinander, durch vertikale Kontraktion und gleichzeitig horizontale Expansion – und vice versa – der Vorrichtung 0 jeweils an äußere Verhältnisse und innere Bedingungen selbsttätig durch kontinuierliche Hebelwerk 3, 3' Bewegungen anpassen zu lassen. Dabei insbesondere durch zwei gleichzeitige kinematisch definierte Momentanpole der Vorrichtung 0 an mindestens einer der Koppel-Gelenkstellen 4 während ausgeübter Neigungsanpassungen.
Bei 3-D Wirksamkeit der Ausgleichsvorrichtung 0 wird der technische Aufwand erfindungsgemäß dadurch reduziert, dass dieselben Hebelwerke 3, 3' sowohl zur Längs- als auch zur Querneigungsanpassung als auch zur Höhenanpassung wirksam werden. Dies bei Gelenk-Freigang Prinzip.
Das zur Realisierung angewandte Prinzip ist also, eine solche situativ-adaptive Ausgleichsvorrichtung 0 zu schaffen, die Abstandsveränderungen zwischen Träger 30/Koppelgetriebe-Basis 1 und Arbeitsgerät oder Tastwerk 5 durch Kontraktion und Expansion insgesamt und/oder bereichsweise (Vorderseite, Hinterseite in Bewegungsrichtung) bewirkt.
Die Lösung besteht in der Elimination der (Schwenk-)Zwangsläufigkeit der jeweiligen Anteile von Translation und Rotation an der Bewegung des Gerätes 5/der Koppel 2. Die Ausführung ist derart, dass mindestens ein Zwischengelenk 4, 4' zwischen Basis 1 und Koppel 2 eingebracht ist, welches als Hebelwerk 3 zwei Hebel oder Elemente 3' miteinander verbindet oder aus einem (integralen) Element 3' mit funktionellem Zwischengelenkbereich 4, 4' besteht. Das Hebelwerk 3, 3' schließt insbesondere in Normalstellung mit Basis 1 und/oder Koppel 2/Arbeitsgerät oder Tastwerk 5 einen Winkel ein (Mittellinien). Dies unabhängig davon, ob die Basis 1 der Vorrichtung 0 selbst starr oder beweglich am Fahrzeug oder Bewegungsmechanismus geführt ist. Das einzelne Hebelwerk 3, 3' kann in wirksamer Gestaltung/im Aufbau ein- oder mehrteilig sein.
Eine derart gestaltete Ausgleichsvorrichtung 0 weist in seiner Art und Weise erfindungsgemäß, – geometrisch in der jeweiligen Bewegungsebene gesehen –, mit seinen Elementen 3' in morphologischer Abwandlung geschlossene Drei-, Vier-, Fünf-, und Sechsecke auf; unabhängig von optional weiteren zur Vorrichtung 0 gehörigen Teilen, wie insbesondere nachgiebigen, Kraftübertragungs-, und Dämpfungselementen 3' (und gegebenenfalls Aktuatoren und Sensorik).
Die Vorrichtung 0 besteht somit aus starren und/oder nachgiebig flexiblen Hebelwerk Elementen 3', welche, sofern zweiteilig, in ihren Gelenkstellen 4, 4', keine Translation der so gelenkig direkt verbunden Teile 3, 3' zueinander zulassen.
Die Realisierung besteht in einer weiteren Lösung darin, globale und lokale Kontraktion/Expansion zur gleichzeitigen 3-D Beweglichkeit des angekoppelten Gerätes 5 in allen sechs Starrkörperfreiheitsgraden zu nutzen.
Derart, dass durch Beugen und/oder Strecken der einzelnen Hebelwerke 3, 3' mit Zwischengelenk 4, 4', bei geschickt gewählter Ausrichtung der Gelenk 4 Achsen, in einer einzigen harmonischen Gesamtbewegung der Hebelwerke 3, 3' sowohl Höhen- als auch Neigungsanpassung in allen Richtungen momentan möglich ist, aber nicht notwendig zusammen erfolgen muss, wenn keine Anpassung der einen oder anderen Art gerade erforderlich ist. In Abwandlungen können über Maßnahmen, wie Gelenkausbildung und Positionierung der Gelenke, bestimmte einschränkende Eigenschaften bestimmt werden, insbesondere dadurch, dass einzelne Front- oder Heck-Hebelwerke 3, 3' nur aus einem einzigen Hebel 3' ohne Zwischengelenk 4, 4' bestehen oder das das Hebelwerk 3, 3' bei 4, 4' selbst nur eben beweglich ist.
Letztendlich beruht die frei-gängige Art der 3-D Beweglichkeit einer anspruchsgemäßen Ausgleichsvorrichtung 0 auf der geschickten Kombination und Anordnung von Hebelwerken 3, 3' mit Zwischengelenken 4, 4', sowie deren geeignete Anlenkung an der Basis 1, 30. So erlaubt eine in der jeweiligen Bewegungsebene gesehene Rhombus- oder Fünfeck-Kombination der Hebelwerke 3, 3', bei nur einem Eckgelenk 4 an der Basis 1, eine pendelfähige Starrkörper Aufhängung, wobei dann zur Stabilisierung weitere Mittel 3, 3', von der Vorrichtung 0 zur Basis 1, 30 führend, technisch günstig wenn auch nicht unbedingt erforderlich sind, um die geforderten Bewegungen ausführen zu können, da Trägheiten mit im Spiel sind. Höhere Fahr- oder Vortriebsgeschwindigkeiten erfordern jedoch eine Stabilisierung der Gesamtkonfiguration (Beschleunigungen).
Das Zwischengelenk-Koppelgetriebe 0 kann in einfacher Ausführung zentral bei beiden Symmetrieebenen an das mit der Koppel verbundene Arbeitsgerät 5 anschließen (18c). Es kann aber auch paarweise in gespiegelter Anordnung zur jeweiligen Symmetrieebene des (Einzel-)Geräts mit diesem verbunden sein.
Bidirektional wirksame Ausführungen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsvorrichtungen 0 Längs- und Lateralausgleich zulassen in zwei Hebelwerken 3, 3' der Bewegungsebenen 6, 6', welche sich bevorzugt senkrecht durchsetzen und somit Hauptbewegungsebenen 6, 6' darstellen.
Eine der beiden Bewegungsebenen 6, 6' ist dabei nicht notwendig nur, aber vorteilhaft so zur Fahrt- oder Längsrichtung gerichtet, dass sie in Normallage der Ausgleichsvorrichtung 0 und Draufsicht einen Winkel von 0 Grad oder aber 45 Grad mit ihr bildet (18a, b). Die vier Gelenke bilden die Eckpunkte eines Quadrats (auf einem Kreis). Sind die Winkel kleiner, etwa 30/40 Grad, rücken die Gelenke näher an die vertikale Längssymmetrieebene 6 heran und die Gelenke bilden ein Rechteck (ein Trapez) auf beispielsweise einem Kreis. Derart lassen sich die von den Hebelwerken 3, 3' aufzunehmenden Kräfte steuern sowie die Längs- und Quer-„Nervosität” der Gesamtkonstruktion. Die Ausrichtung der Gelenkachsen definiert die Zahl der zugelassenen bzw. gesperrten Bewegungsebenen.
Beide Hauptbewegungsebenen 6, 6' bilden kombiniert mathematisch-geometrisch beliebig viele Bewegungsebenen 6, 6', welche durch Drehung der Hauptebenen um die Schnittgerade entstanden gedacht werden können: Bei Kugelgelenken 4, 4' sind dann Neigungen in allen 360° Richtungen frei.
Bevorzugte 3-D Lösungen zur Kombination von Längs- und Querneigungs-Anpassung sowie Höhenanpassung mit reduzierter Zahl der Teile, bei Nutzung gleicher Hebelwerk Teile 3, 3', sind wirtschaftlich und weisen folgende Verbesserungen und Zusatzvorteile auf, verglichen mit in nur einer Bewegungsebene beweglichen aber sonst denselben Hebelwerken 3, 3':

1. Bevorzugt symmetrische Anordnung in der Bewegungsebene 6.
2. Einführung von Hauptebenen 6, 6' mit insgesamt wenigstens vier Hebelwerken 3, 3' mit 3-D Beweglichkeit bei Doppelsymmetrie.
3. Nutzung solcher Gelenkausbildungen an Basis 1 und Koppel 2 in Verbindung mit den Hauptebenen 6, 6', dass beliebig viele kombinierte (gedrehte) ebene Bewegungsrichtungen entstehen.
4. Durch optionale Beifügung von mindestens einem mittwärtigem Balg lässt sich eine Stabilisierung erzielen, mit der sich Reaktionsschnelle bzw. Trägheit steuern und kontrollieren lässt.
5. Die gleiche Funktion eines mittigen Balgs wird in Abwandlung durch zu den Gelenk 4, 4' Hebelwerken 3, 3' parallel geschaltete Dämpferelemente 3' erzielt, beispielsweise bei vier stabilisierten Hebelwerken.

Insgesamt lassen sich so kostengünstige Gesamtlösungen zum Längs- und Lateralausgleich kompakt realisieren. Aktuatoren/Stellzylinder inbegriffen.
Dies beispielhaft sowohl für Einzel- oder Mehrfach Trommelmähwerke.
Nachfolgend sind in diversen Ansichten, so Draufsicht auf die jeweilige Bewegungsebene 6, 6', sowie in 3-D Ansicht dem Anspruch 1 und weiteren Ansprüchen genügende Ausbildungen und Weiterbildungen schematisch dargestellt, aus denen die erfindungsgemäße kinematische Eigenart jeweils exemplarisch ersichtlich ist.
Es zeigen, in morphologischer Abwandlung der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung 0 der beschriebenen Art nach Ausbildung und Anordnung, mit im Einsatz bedingt gerichteter globaler und/oder lokaler Expansion und Kontraktion (teils in Projektion stellenweise durchsichtig):
1 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung vom Typ 1, beispielhaft in 3/4/2 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene.
2 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung vom Typ 2, beispielhaft in 4/4/1 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene.
3 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung vom Typ 3, beispielhaft in 4/5/2 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene.
4 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung vom Typ 3, beispielhaft in 4/5/3 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene.
5 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung vom Typ 4, beispielhaft in 5/5/1 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene.
6 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung vom Typ 4, beispielhaft in anderer 5/5/1 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene.
7 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung vom Typ 4, beispielhaft in weiterer 5/5/0 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene.
8 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung vom Typ 4, beispielhaft in abgewandelter 5/5/0 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene.
9 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung vom Typ 5, beispielhaft in einer 5/6/2 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene.
10 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung Typ 6, beispielhaft in einer 6/6/1 Konfiguration der Hebel/Gelenke Nachgiebigkeiten; drei Momentanpole bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene.
11 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung Typs 7, beispielhaft in einer 6/7/3 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene.
12 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung Typ 8, beispielhaft in einer 4/7/3 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene.
13 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung Typ 8, beispielhaft in einer anderen 4/7/3 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene, vorne am Fahrzeug, mit beugendem anhebendem Kniegelenk Hub beim Aufgleiten am Hindernis (Fremdkörper).
14 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung Typ 8, beispielhaft in voriger 4/7/3 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten bei Draufsicht auf eine Bewegungsebene, vorne am Fahrzeug, mit wieder streckend absackendem Kniegelenk beim abgleitenden Überwinden des Hindernisses (Fremdkörper).
15 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung Typ 7, beispielhaft in anderer 6/7/3 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten, angehoben in Seitenansicht mit Geländeprofil, bei abwärts geneigter Fahrzeugfront und horizontalem Mähschnitt.
16 eine schematische Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung Typ 7, beispielhaft in voriger 6/7/3 Konfiguration der Hebel/Gelenke/Nachgiebigkeiten abgesenkt in Seitenansicht mit selbem Geländeprofil, bei horizontaler Fahrzeugfront und abwärts geneigtem (Mäh-)Streifen.
17a eine schematische 3-D Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung vom Typ 8, bevorzugt symmetrisch ausgebildet, mit zweigeteilten Hauptebenen-Hebelwerken und verbindendem Zwischengelenk.
17b eine schematische 3-D Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung vom Typ 8, bevorzugt symmetrisch ausgebildet, mit einteiligem Hauptebenen-Hebelwerk, hier ausgebildet als Schenkelfeder mit ausgeprägt funktional innerer Gelenkstelle.
17c eine schematische 3-D Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung vom Typ 8, bevorzugt symmetrisch ausgebildet, mit einteiligem Hauptebenen-Hebelwerk, ausgebildet als ein- oder mehrteiliges, homogenes oder inhomogenes Biegefederelement mit funktionaler innerer Biegefeder Gelenkstelle.
17d eine schematische 3-D Koppelgetriebe Ausgleichsvorrichtung vom Typ 8, bevorzugt symmetrisch ausgebildet als Hyperboloid, mit einteiligem Hauptebenen Schenkelfeder Hebelwerk und mittwärtigem funktionalem Zwischengelenkbereich im hier nicht dargestellten stabilisierendem zentralem vertikalen Balg (mit optional zentralem Kugel-Zwischengelenk).
18a–d zeigen beispielhaft unterschiedliche Orientierungen einachsiger Zwischengelenk Achsen und die Richtung resultierender Momente/resultierender Drehung aus gegenüberliegenden Gelenkpaaren.
19 zeigt in Draufsicht auf die Koppel, eine exzentrisch positionierte Kraft (Resultierende) senkrecht zu der Gelenkebene, mit per Doppelpfeil gezeigter Drehrichtung um die hier mehrachsig gedachten Einzelgelenke.
1 zeigt in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Koppelgetriebe-Typ 1 Ausgleichsvorrichtung 0. In dieser Ansicht/Betriebsstellung bilden Basis 1, Koppel 2, Front-Hebelwerk 3 und Heck-Hebelwerk 3 ein Gelenksystem 0 in Dreieck-Anordnung mit vier Gelenken 4. Das Front-Hebelwerk 3 hat in derartiger Ausführung zwei starre Elemente 3', welche ein gemeinsames Zwischengelenk 4, 4' zwischen Basis 1 und Koppel 2 aufweisen. Das hintere Hebelwerk 3 (hier Feder 3') verbindet Basis 1 und Koppel 2 und endet dort beim/im Gelenk 4 des vorderen Hebelwerks 3, 3'. Von dort führt ein weiteres Hebelwerk 3 als Feder 3' (oder Dämpfer 3' oder als beides kombiniert) zum Ende der Basis 1, diese hier als Ausleger schräg zum Fahrzeug geführt, gehalten mit Hydraulikzylinder (Feder, Feder-Dämpfer). Das Arbeitsgerät oder Tastwerk 5 ist hier gelenkig, mit Reibung oder mit nicht dargestellten Elementen 3, 3' an der Koppel 2 schwenkbar befestigt.
2 zeigt in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Koppelgetriebe-Typ 2 Ausgleichsvorrichtung 0. In dieser Ansicht/Betriebsstellung bilden Basis 1, 30, Koppel 2, Front-Hebelwerk 3 und Heck-Hebelwerk 3 ein Gelenksystem 0 in exakt oder angenähert Rhombus-Form, d. h. Viereck Anordnung mit vier Gelenken 4, zwei davon Zwischengelenke 4, 4' mit Elementen 3'. Front-Hebelwerk 3 und Heckhebelwerk 3 haben in derartiger Ausführung zwei starre Elemente 3', welche ein gemeinsames Zwischengelenk 4' zwischen Basis 1 und Koppel 2 aufweisen. An Basis 1 und Koppel 2 haben beide Hebelwerke 3, 3' ein gemeinsames Gelenk 4. Beim Gelenk 4 der Koppel ist das Arbeitsgerät oder Tastwerk 5 pendelartig angelenkt. Ein nachgiebiges Element 3' – hier Federelement – ist hier bei den Gelenkpunkten 4 von Basis 1 und Koppel 2 und dabei Kräfte aufnehmend/ausübend zwischengeschaltet. Zusätzlich kann stabilisierend und abwandelnd vom Heck-Hebelwerk 3, 3', insbesondere von dessen Zwischengelenk 4, 4' ein hier nicht dargestelltes nachgiebiges Element oder auch nur Kabel/Seil zur Basis 1 vorhanden sein.
3 zeigt in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Koppelgetriebe-Typ 3 Ausgleichsvorrichtung 0. In dieser Ansicht/Betriebsstellung bilden Basis 1, Koppel 2, Front-Hebelwerk 3 und Heck-Hebelwerk 3 ein Gelenksystem 0 in Fünfeck Anordnung mit fünf Gelenken 4. Vom hinteren Basis 1, 30 Gelenkpunkt 4 gehen zwei nachgiebige, Kräfte aufnehmende/ausübende Elemente 3' aus, und enden an/bei (in dieser Version) beiden Gelenken 4 der Koppel 2. Das hintere beider Elemente 3' bildet das hintere Hebelwerk 3. Die Koppel 2 trägt an zwei Gelenkstellen 4 in der dargestellten Ansicht/Projektion das Arbeitsgerät oder Tastwerk 5.
4 zeigt in Seitenansicht/Projektion eine andere erfindungsgemäße Koppelgetriebe-Typ 3 Ausgleichsvorrichtung 0. In dieser Ansicht/Betriebsstellung bilden Basis 1, 30, Koppel 2 und Front-Hebelwerk 3 ein 5-Gelenksystem 0 in hier angenähert Z-förmiger Hebel Ausbildung. Das Fronthebelwerk 3 mit beiden Elementen 3' führt vom vorderen Basis 1 Gelenk 4 zum hinteren Koppel 2 Gelenkpunkt 4. Von dort führt das einteilige Heck-Hebelwerk 3, 3' zum hinteren Basis 1 Gelenkpunkt 4, von dem ein nachgiebiges Element 3' – hier Feder – zum Zwischengelenk 4, 4' des Front-Hebelwerks 3 ausgeht. Das Front-Hebelwerk 3, 3' kann hier – statt aus zwei Hebeln bestehend – aus dem oberen Hebel 3' und dem unteren nachgiebigen Element 3' bestehend gedacht werden – in abweichender Definition/Anschauung aber mit identischer Geometrie und Funktion.
5 zeigt in Seitenansicht/Projektion eine erfindungsgemäße Koppelgetriebe-Typ 4 Fünfgelenk Ausgleichsvorrichtung 0. In dieser Ansicht/Betriebsstellung bilden Koppel 2, Front-Hebelwerk 3 und Heck-Hebelwerk 3 ein Gelenksystem 0 in Form eines Fünfecks, welches in einer Gelenkstelle 4 der Basis mit einer Ecke – bevorzugt symmetrisch gestaltet – pendelnd angelenkt ist. Von oder bei dieser Gelenkstelle 4 der Basis 1 führt ein nachgiebiges Element 3' (z. B. Feder), hier auf der Symmetrielinie, zur Mitte der Koppel 2. Um die Ausgleichsvorrichtung zu stabilisieren, können (hier nicht dargestellte) weitere Kraft aufnehmende/übertragende nachgiebige Elemente 3' („Tuning”) vorhanden sein, beispielsweise zwischen Basis 1 und Zwischengelenk 4, 4' des hinteren Hebelwerks 3, 3'.
6 zeigt in Seitenansicht/Projektion eine andere erfindungsgemäße Koppelgetriebe-Typ 4 Fünfgelenk Ausgleichsvorrichtung 0. In dieser Ansicht/bei diesem Hub bilden Basis 1, Koppel 2, Front-Hebelwerk 3 und Heck-Hebelwerk 3 ein Gelenksystem 0 in grob angenäherter Form eines Parallelogramms. Das Fronthebelwerk 3 hat ein Zwischengelenk 4, 4' und umfasst zwei als starr geltende Elemente 3'. Das Heck-Hebelwerk 3 besteht aus einem einzigen Element 3' konstanter Länge (Hebel, Seil, Stab, Rohr o. ä.). Die Parallelogramm Diagonale wird hier wahlweise durch ein Stell- und Rückstellkräfte erzeugendes Federelement 3' gebildet. Das Arbeitsgerät oder Tastwerk 5 hat – in dieser Projektion – zwei Gelenkstellen 4 mit der Koppel gemeinsam.
Anmerkung, gültig auch für andere Abbildungen: sofern das Arbeitsgerät oder Tastwerk 5 in zwei zueinander parallelen Gelenksystem 0 Ebenen 6, 6' (symmetrisch) aufgehängt ist, sind diese in der dargestellten Ansicht der Bewegungsebenen 6, 6' kongruent: zwei gezeigte Gelenkstellen 4 der Koppel 2 repräsentieren vier Gelenkstellen. Analog gilt dies für Basis 1.
7 zeigt in Seitenansicht/Projektion eine andere erfindungsgemäße Koppelgetriebe-Typ 4 Fünfgelenk Ausgleichsvorrichtung 0. Abweichend von 6 bilden Front-Hebelwerk 3 mit Zwischen- oder Kniegelenk 4, 4' und Heck-Hebelwerk 3 mit Basis 1 und Koppel 2 geometrisch in unterster Betriebslage ein Trapez. Nachgiebige Elemente 3' fehlen hier konstruktiv oder sind nicht dargestellt. Fahrt F erfolgt hier nach rechts.
8 zeigt in ebener Ansicht/Projektion eine weitere erfindungsgemäße Koppelgetriebe-Typ 4 Fünfeck Ausgleichsvorrichtung 0. Die Abbildung ist so zu verstehen, dass das Heck-Hebelwerk 3 aus zwei mit Zwischengelenk 4, 4' verbundenen Elementen 3' besteht, hier als starr geltende Hebel zu sehen. Ein hier von vorne unten nach hinten oben geführte symbolisches Mittel 3', hier Feder, dient der Stabilisierung der Konfiguration in Grundstellung sowie in anderer Betriebsstellung und kann auch einstellbar gestaltet sein – wie in anderen abgebildeten Ausführungsformen auch. Hier etwa in eher mittlerer Betriebsstellung gezeigt.
9 zeigt in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Koppelgetriebe-Typ 5 Ausgleichsvorrichtung 0. In dieser Ansicht/Betriebsstellung bilden Basis 1, Koppel 2, Front-Hebelwerk 3 und Heck-Hebelwerk 3 ein Gelenksystem 0 in exakt oder angenähert Rhombus-förmiger, d. h. Viereck Anordnung mit vier Gelenken 4. In gewisser Weise ähnelt diese Abbildung jener der 2.
Auch die Funktion des Gelenksystems 0 ist dort identisch.
Während jedoch 2 zu einer starr geführten Basis 1 gehört oder gehören kann, ist die Basis 1 in 9 als drehbarer Ausleger gelenkig am angedeuteten Fahrzeug angeschlossen, mit einem abstützenden nachgiebigen (optional auch in der Länge einstellbaren) Element 3', hier Aktuator 3', oder Dämpferelement 3' oder Feder-Dämpfer Element 3' unterhalb Basis 1, 30 unter Druckbelastung dargestellt. Kann grundsätzlich alternativ oberhalb unter Zugkräften wirkend angebracht sein – oder sowohl als auch ein Element 3' oberhalb und ein anderes/andersartiges Element 3' unterhalb.
10 zeigt in Ebenenansicht 6/Projektion exemplarisch eine weitere erfindungsgemäße Koppelgetriebe-Typ 6 Sechseck Ausgleichsvorrichtung 0, bestehend aus Basis 1, Koppel 2, Front-Hebelwerk 3, 3 und Heck-Hebelwerk 3, 3', beide Hebelwerke mit je einem Zwischengelenk 4, 4'.
Front-Hebelwerk 3, 3' und Heck-Hebelwerk (so bezeichnet wie in anderen Bildern bezüglich der Ansicht der ((projizierten)) Bewegungsebene 6, rechte Seite als Front definiert), können aber müssen nicht symmetrisch zum hier nachgiebigen Stell-Element 3' in der Mittellinie sein, d. h. müssen in dieser Stellung nicht notwendig gleiche Winkel in ihren Zwischengelenken 4, 4' aufweisen, um frei-gängig Höhen- und Neigungsanpassung des Gerätes 5 zu ermöglichen. Auch brauchen die Elemente 3' nicht notwendig von gleicher Beschaffenheit (Material, Masse, Abmessungen) sein, wenngleich eine Abstimmung zur Erfüllung der auslegungsbedingten Eigenschaften sinnvoll ist, je nach Einsatzspektrum. Wird nach dieser Ansicht und in angenommen komplett symmetrischer Ausführung das Gerät 5 drehungsfrei gleichmäßig angehoben (z. B. durch Zusammenziehen des Mittelelementes 3' (Feder), rückt die Koppel 2 näher an die Basis 1 heran: bei somit vertikaler Kontraktion und horizontaler Expansion der Ausgleichsvorrichtung 0.
Beim analogen Absenken erfolgt eine vertikale Expansion bei horizontaler Kontraktion. Das Mittelelement 3' kann passiv-aktiv Sensorik aufweisen.
Kontrahiert andernfalls das Front-Hebelwerk 3, 3' im gleichen (Winkel-)Maße wie das Heck-Hebelwerk 3, 3' expandiert, dreht das Gerät 5 ohne Veränderung der Höhenlage (je zwei Momentanpole pro Gelenk 4!). Bei dagegen unsymmetrischer Expansion und Kontraktion der beiden Hebelwerke 3, 3' (ungleiches Maß) geht mit der Drehung des Geräts 5 ein Versatz einher. Alle möglichen Kombinationen innerhalb konstruktiver Grenzen von Versatz und Drehung (Translation und Rotation) des Arbeitsgeräts oder Tastwerks 5 sind so in frei-gängiger Höhen- und Neigungsanpassung an den Konturverlauf möglich. Dies gilt sinngemäß auch für die anderen exemplarisch und nicht erschöpfend dargestellten und im Bewegungsablauf gerichtet kontraktions- und expansionsfähigen Polygon-Koppelgetriebe (0).
11 zeigt in Ebenenansicht 6/Projektion beispielhaft eine erfindungsgemäße Koppelgetriebe-Typ 7 Fünfeck Ausgleichsvorrichtung 0, bestehend aus Basis 1, Koppel 2, Front-Hebelwerk 3, 3' und Heck-Hebelwerk 3, 3', beide Hebelwerke mit je einem Zwischengelenk 4, 4'.
Diese Konfiguration ähnelt in gewisser Weise derjenigen vom Typ 4 (5) als pendelfähiges Fünfeck mit Spitze an der Basis 1. Das Fünfeck/die Vorrichtung 0 ist innen abgestützt sowie außen mit Elementen 3' an der Basis (einstellbar). Ein weiteres Stützelement 3' ist zwischen Basis 1, 30 und Fahrzeug/Bewegungsmechanismus vorgesehen (Dämpfer/Aktuator).
12 zeigt in Ebenenansicht 6/Projektion beispielhaft eine andere erfindungsgemäße Koppelgetriebe-Typ 7 Fünfeck-Ausgleichsvorrichtung 0, bestehend aus Basis 1, Koppel 2, Front-Hebelwerk 3, 3' und Heck-Hebelwerk 3, 3'. Die Geometrie der Vorrichtung 0 unterscheidet sich von 11 darin, dass nur das rechte Hebelwerk 3 als starr zu betrachtende Elemente 3' mit Zwischengelenk 4, 4' aufweist. Das linke Hebelwerk 3 besteht hier beispielsweise aus einem einzigen Feder-Dämpfer Element 3'.
Die Basis 1 ist nachgiebig und drehbar – hier oberhalb – in der momentanen Lage mit einem hier horizontalen Federelement 3' (Kette, Seil) gehalten.
13 zeigt in Ebenenansicht 6/Projektion beispielhaft eine Ausgleichsvorrichtung 0 des Typs 7 (12), angedockt an einem Fahrzeug, beim erfindungsgemäßen Überwinden eines Fremdkörpers im Geländeprofil.
Es ist der Moment des Aufgleitens mit Kompression des Front-Hebelwerks 3, 3' bei Kontraktion des kompletten Arbeitsgeräts 5 zu sehen, als Moment eines dynamischen Prozersses unter Einwirkung von Trägheitskräften.
Das hintere Hebelwerk 3' besteht hier aus einem Feder-Dämpferelement.
Man beachte die augenblickliche Parallellage von Basis 1, 30 und Koppel 2/Arbeitsgerät 5 sowie Ausrichtung und Winkelstellung des Front-Hebelwerks 3, 3' im Zwischengelenk 4, 4'. Die gedachte Verbindungslinie der Endpunkte 4 des Front-Hebelwerks 3, 3' verläuft dabei von vorne oben nach hinten unten.
14 ist dieselbe Ausgleichsvorrichtung 0 von 13 zu einem nur etwas späterem Zeitpunkt bei weiter bewegtem Fahrzeug.
Das Arbeitsgerät 5 (Mähwerk beispielsweise) hat den Fremdkörper/das Hindernis gerade dynamisch fast überwunden und gleitet weiter daran ab.
Die Neigung der Basis 1 zum Fahrzeug ist hier – gegenüber Neutralstellung hier aus der Horizontalstellung angehoben – (bis auf 1 Grad fast) unverändert.
Das Front-Hebelwerk 3, 3' hat sich entspannt durch Strecken, wobei hier dessen beide Endpunkte 4 beinahe im gemeinsamen Lot liegen.
Die Ausgleichsvorrichtung 0 hat vertikal expandiert um relativ zur Basis 1 eine tiefere Höhenlage des Arbeitsgerätes 5 zu ermöglichen. Auch das Heck-Hebelwerk 3, 3' hat sich jetzt gestreckt mit Schwenk nach vorn.
15 zeigt in Ebenenansicht 6/Projektion beispielhaft eine andere Ausgleichsvorrichtung 0 des Typs 7 (11), angedockt an einem Fahrzeug.
Fahrzeug und Arbeitsgerät 5 nehmen bei hier doppelt gestuft absteigendem Konturverlauf unterschiedliche Höhenlagen ein. Die Ausgleichsvorrichtung 0 ist relativ zum Fahrzeug nach oben geschwenkt, wobei Basis 1, 30 und Koppel 2/Arbeitsgerät 5 in diesem Betriebsmoment/Zeitpunkt parallel zueinander ausgerichtet sind und die Konfiguration der Ausgleichsvorrichtung 0 symmetrisch ist.
16 zeigt in Ebenenansicht 6/Projektion dasselbe Fahrzeug mit Ausgleichsvorrichtung 0 und Arbeitsgerät 5 in einem etwas späteren Moment: die Fahrzeugmitte hat etwa die Position des Arbeitsgeräts 5 in 15 (am Knick) erreicht. Die Ausgleichsvorrichtung 0/Basis 1, 30 ist jetzt relativ zum Fahrzeug abgesenkt. Front-Hebelwerk 3, 3' und Heck-Hebelwerk 3, 3' mit je einem Zwischengelenk 4, 4' weisen nun eine unsymmetrische Momentanstellung auf um formschlüssige Konturanpassung zu erzielen.
Anmerkung: Mit kleinerer als der abgebildeten Aufstands-/Gleitfläche eines Arbeitsgerätes 5, und angenommen geringerer Drehträgheit um dessen Schwerpunkt nimmt die Kippneigung bei plötzlichen Hindernissen (13, 14) zu, insbesondere bei erhöhter Fahrt.
Dem wird durch Auslegung/Anpassung/Abstimmung der Elemente 3' abgeholfen/entgegen gewirkt, wie bei unterschiedlichen Bodenpressungen und Reibungswerten nachgewiesen und in Abwandlungen nachweisbar.
Die Stabilität des erfindungsgemäßen Systems ist somit gewährleistet.
17a zeigt in 3-D Ansicht eine abgewandelte, erfindungsgemäße und schematisch vereinfacht dargestellte Ausführung der Ausgleichsvorrichtung 0 mit hier vier Zwischengelenken 4, 4'. Zur Fahrtrichtung F parallel sind zwei zueinander parallel und paarweise symmetrisch (kongruent) zur Mitte der Vorrichtung 0 angeordnete Front- und Heck-Hebelwerke 3, 3' mit insgesamt vier Zwischengelenken 4, 4' vorgesehen. Die senkrechten Bewegungs-Hauptebenen 6, 6' der Ausgleichsvorrichtung 0 haben hier eine 45 Grad Orientierung zur Fahrtrichtung F. Basis 1 und Koppel 2 sind in einer Ausführung – zwar nicht notwendig, aber doch passend/günstig für z. B. ein einzelnes Trommelmähwerk – ringförmig ausgebildet. Ovale oder Rechtecke wären (nicht einzige) alternative Ausbildungen.
Die gezeigten Gelenke 4, 4' sind übliche 1–3 achsige Drehgelenke, realisiert beispielsweise durch Bolzen. Die Ausgleichsvorrichtung 0, mit Blick senkrecht auf eine der Bewegungsebenen 6, 6' ist vom Typ 6 der 10.
17b zeigt in 3-D Ansicht eine ähnliche nicht selbst-blockierende Ausgleichsvorrichtung 0 wie in 17a, dabei ebenfalls schematisch dargestellt. Hier sind die Hebelwerke 3, 3' – ein- oder mehrteilig hergestellt – vereinfacht als einteilige Schenkelfedern mit funktionellem Zwischengelenk 4, 4' gezeigt. Jetzt schließen beide Bewegungs-Hauptebenen 6, 6' der Ausgleichsvorrichtung 0 mit der Fahrtrichtung F einen 0 und 90 Grad Winkel ein. Ebenso wie bei 17a sind – sofern 2-Achsgelenke – beliebig viele vertikale Bewegungsebenen in Kombination von Bewegungen in den Hauptebenen möglich, abhängig von Längs- und Querneigung des befahrenen Geländes im Falle von z. B. Mähwerken. Vorteil: Längs- und Querneigungsausgleich sind einfach und kombiniert in einem Aufbau möglich, bei symmetrischer oder unsymmetrischer Auslegung. Die 3-D Funktion ist nach Art von einem Taumelscheiben-Paar (Details 18a–d).
17c zeigt in 3-D Ansicht eine in der Funktion ähnliche aber von der 17b in der Ausführung abgewandelte Ausgleichsvorrichtung 0. Der nach Art der Schenkelfeder ausgebildete Gelenkbereich 4, 4' einer in einfachster Form vorliegenden Biegefeder aus Metall oder Komposite Materialien/Bauteilen (beispielsweise aus GFK, CFK, AFK gefertigt) ist im funktionellen Gelenkbereich 4, 4' geschweift ausgebuchtet; insgesamt quer und längs nachgiebig, und erlaubt kontrahierend/expandierend in der Gesamtheit achsgesteuert solcher Elemente 3, 3' eine Höhen- und Neigungsanpassung mit Nicken und Rollen. Hier sind derartige Fronthebelwerke 3, 3' und Heck-Hebelwerke 3, 3' nur in Hauptrichtungen vorhanden.
Aufwendiger, aber nicht auszuschließen, sind beliebig viele ähnliche weitere Anordnungen in Umfangsrichtung – hier bei Kreis – oder Ellipsenform der Basis 1, wobei paarweise dann einzelne „Front”-Hebelwerke 3, 3' und „Heck”-Hebelwerke 3, 3' in einer neuen gemeinsamen Bewegungsebene 6 liegen, die einen Drehwinkel mit der Schnittgeraden der Hauptebenen 6, 6' einschließt. – Instabilität und Beulversagen sind konstruktiv auszuschließen.
17d zeigt in 3-D Ansicht eine in der Funktion ähnliche aber von der 17c in der Ausführung abgewandelte Ausgleichsvorrichtung 0.
Die zwei Hauptebenen 6, 6' bildenden Gelenksysteme 4, 4', bestehend jeweils aus einem in einfachster Form einteilig gefertigten Front-Hebelwerk 3 und einem Heck-Hebelwerk 3, ausgebildet als gekrümmter Biegeträger.
Die Anordnung ist derart dass, bei Drehung einer Hauptebene 6 in die andere 6' um deren Schnittgerade, ein hyperboloidartiger gedachter Körper entsteht. Optional kann ein mittiges stabilisierendes längs- und biegeelastisches flexibles Rohrelement – mit oder ohne (mittigem) Kardangelenk – oder bevorzugt ein balgartiges Gebilde vorhanden sein (hier nicht dargestellt). In jedem Fall der möglichen Abwandlungen dieses Grundkonzeptes mit hier funktionell breitem Zwischengelenkbereich, kontrahiert oder expandiert die Ausgleichsvorrichtung 0 global wie lokal (allseitig, einseitig) indem sich Elemente 3, 3' biegend strecken und/oder stauchen. Gemäß Ansprüchen ist die Wirkung stets gleich, lediglich die Kräfteverhältnisse können, konstruktiv impliziert, jeweils abweichen.
Die möglichen Ausbildungen gemäß 17a–d mögen als vom Typ 8 gelten. Optional sind an – einer Gelenkstelle 4, 4' angedeutet – Gelenke und insbesondere Kugelgelenke vorgesehen. Vorrichtung 0 ist optional drillbar.
Zu 1–17d: bei allseitiger (Taumel-)Beweglichkeit der Vorrichtung sind alle Gelenkstellen (4, 4') mehrachsig beweglich.
18a zeigt exemplarisch-schematisch einen Kreisring als Spezialfall einer Ellipse als Basis 1 oder Koppel 2 versehen mit Gelenken 4 oder als gedachte Umhüllung der Zwischengelenke 4, 4' (Arbeitsgerät oder Tastwerk 5 in Normallage) in Draufsicht. Fahrtrichtung F nach rechts.
Die Achsen der hier einachsigen Gelenke 4, (4, 4') liegen lateral zur Fahrtrichtung und gestatten lediglich Nickbewegungen um resultierende Querachsen zur Neigungsanpassung.
18b zeigt die selbe Konstruktion wie 18a, mit dem Unterschied, dass jetzt die Achsen der hier einachsigen Drehgelenke 4, (4, 4') parallel zur Fahrtrichtung F gerichtet sind und somit nur Rollen um die Längsachse zur Querneigungsanpassung zulassen.
18c zeigt die selbe Konstruktion wie 18a, mit dem Unterschied, dass jetzt die Achsen der hier einachsigen Drehgelenke 4, (4, 4') den Kreis radial durchsetzen und somit kombinierte Roll- und Nickbewegungen zur Längs- und Querneigungsanpassung zulassen.
18d zeigt die selbe Konstruktion wie 18a, mit dem Unterschied, dass jetzt die Achsen tangential zum Kreis-(Ellipsen-)Umfang verlaufen und derart Nicken zur Fahrtrichtung gestatten.
In allen –d sind die Dreh-/Momenten Pfeile als gleich lang gezeigt bzw. anzusehen. Damit sind die Resultierenden 45° zur Fahrtrichtung orientiert (Winkelhalbierende zur Längs- und Querrichtung).
Ist dagegen die Nickbewegung größer als die Rollbewegung, was durch größere Nickwinkel gekennzeichnet ist, dann sind die Nickwinkelpfeile länger als die Rollwinkelpfeile und somit weicht die resultierende Drehachse in dem Maße von der Winkelhalbierenden ab, gemäß Vektordiagramm und der zugeordneten Resultierenden.
19 ist eine ähnliche exemplarische Ausführung und Abbildung wie 18a–d. In 19 mit Fahrtrichtung F wirke eine Kraftkomponente K außermittig zum Kreiszentrum. Somit als Stoßkomponente rechts vorne und unten bezüglich Fahrtrichtung F. Die Fahrstrahlen von der Lastangriffstelle sind punktiert angedeutet. Der außermitten Kraft K statisch äquivalent ist derselbe Kraftvektor K als Vertikalkomponente, verschoben in den Kreismittelpunkt, welcher von unten her die Ebene der Koppel 2 (der Basis 1, des Geräts 5) durchsetzt zusammen mit einem Moment, gebildet aus der Kraft 2 K und dessen Exzentrizitätsradius, hier fett durchbrochen angedeutet.
Die nun zentrale Ersatzraft K, diese sei aufwärts gerichtet, bewirkt dann ohne jedwede Drehungen eine allseitig gleichmäßige Kompression der Ausgleichsvorrichtung 0, das heißt eine Aufwärtsbewegung des Gerätes 5 mit Annäherung der Koppel 2 an die Basis 1. Das Moment hingegen bewirkt eine symmetrische Drehung um eine zentrale, auf dem Radius senkrecht stehende Achse in der hier Kreisring 1,2-Ebene. Dabei wird hier rechtsseitig das Hebelwerk 3, 3' über die Gelenke 5, 5' zusätzlich komprimiert, und hier linksseitig entsprechend expandiert.
Die Gesamtbewegung ist die unsymmetrische Kombination beider Teil-Bewegungen. Die Gelenke 4 sind hier anpassungsfähige Kugelgelenke.
Die mittwärts zu K gelegenen Gelenke 4 bewegen sich dabei auf und ab.
Hiermit sind Gestaltungsmöglichkeiten und Funktionen exemplarisch umrissen, ohne weitere Ausbildungen nach den aufgezeigten Prinzipien auszuschließen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2807127 [0008]
CH 510975 [0008]
DE 3022742 [0008]
GB 2013466 [0008]
GB 1014385 [0008]
DE 3835367 [0008, 0012]
DE 69824790 [0016]
EP 0876748 [0016]

Claims

Ausgleichsvorrichtung zur Höhen- und Neigungsanpassung bei Konturnachführung von Geräten, insbesondere von Schneid- und Rechenwerken, 1. bestehend aus mindestens einem, – geometrisch-funktionell im Wesentlichen in einer Bewegungsebene (6, 6') wirkenden –, in sich geschlossenen, dabei im Bewegungsablauf gerichtet kontraktions- und expansionsfähigen Polygon-Koppelgetriebe (0) mit Gelenken (4), und Koppelgrad 0 von Höhen- und Neigungsanpassung, dieses gebildet aus 1.1 mit einem Bewegungsmechanismus oder Ausleger (30) oder Fahrzeug verbundener Basis (1), 1.2 mit einem Arbeitsgerät oder Tastwerk (5) verbundener Koppel (2), 1.3 mit Basis (1) und Koppel (2) verbindenden hintereinander angeordneten und als solche frei-gängigen Hebelwerken (3, 3') und, 1.4 je nach Ausführung und Konfiguration, optional weiteren, nachgiebigen und Kräfte übertragenden Mitteln (3, 3'), so auch Draht, Seile, Federn, Dämpfern oder deren Kombination. 2. Mindestens eines der Hebelwerke (3, 3') weist ein Zwischengelenk (4, 4') oder eine funktionale Zwischengelenkstelle (4, 4') auf, 2.1 welche dort Winkeländerungen durch Beuge- und Streckbewegung zulässt, dabei – je nach Ausführung – mit oder ohne Durchgang/Durchschlag durch die Strecklage. 2.2 Die Zwischengelenkstellen (4, 4') schließen selbst weder an Basis (1) noch Koppel (2) an als Verbund zweier Elemente 3'. 3. Durch solcher Art Gelenkstelle (4, 4'), – gestreckt oder abgewinkelt –, ist im Bewegungsablauf der Übergang von einer Polygon-Koppelgetriebe (0) Gelenkkettenform in eine andere möglich, sobald durch äußere Einflüsse und innere Bedingungen Ausdehnung und Winkellagen der Polygon-Gestalt sich ändern, wobei 3.1 durch horizontales und/oder vertikales Ausdehnen und/oder Zusammenziehen des Mechanismus, ganz oder in Teilen, 3.2 situativ bedingt, sich die Koppel (2) zur Basis (1) in vielfach möglicher Kombination – in Abstand und Neigung zueinander, und optional Drillung – jeweils passend zum Konturverlauf einstellt. 4. Das einzelne streck- und beugefähig abwinkelbare Hebelwerk (3, 3') 4.1 besteht aus zwei miteinander verbundenen Elementen (3, 3'), die in Normalstellung mit Basis (1) und Koppel (2) einen jeweils nicht verschwindenden Winkel einschließen, 4.2 oder ist alternativ ein solches Biege- oder Biegefederelement (3'), insbesondere eine Schenkelfeder (3'), mit integriertem Zwischengelenkbereich (4', 4) an konstruktiv vorbestimmter oder sich konstruktiv-funktionell ergebender Stelle im Betrieb.
Ausgleichsvorrichtung zur Höhen- und Neigungsanpassung bei Konturnachführung von Geräten, insbesondere von Schneid- und Rechenwerken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese in Abwandlungen so gestaltet ist, dass der jeweilige, in mindestens einer Ebene wirkende Koppelgetriebe-Mechanismus (0) in der Bewegungsebene mindestens ein symmetrisches oder unsymmetrisches Vieleck bildet, welches alternativ in Ruhestellung oder in momentaner Betriebsstellung jeweils darstellt: 2.1 ein Dreieck mit mindestens vier Gelenkpunkten; 2.2 ein Viereck mit mindestens vier Gelenkpunkten, ausgebildet oder im Bewegungsmoment erscheinend alternativ insbesondere 2.2.1 als Rhombus, 2.2.2 als Trapez; 2.3 ein Fünfeck; 2.4 ein Sechseck; wobei das Arbeitsgerät oder Tastwerk (5) direkt an die Gelenkpunkte (4) der Koppel (2) angebunden ist oder in einer Abwandlung selbst wieder mittels weiterem Viergelenksystem geeignet angekoppelt ist.
Ausgleichsvorrichtung zur Höhen- und Neigungsanpassung bei Konturnachführung von Geräten, insbesondere von Schneid- und Rechenwerken, nach Anspruch 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass das hintere oder das vordere Heckhebelwerk (3), sofern in Abwandlung der Ausgleichsvorrichtung (0) nicht als entbehrlich fehlend, alternativ jeweils gebildet wird von einzelnen Kraft übertragenden Elementen (3, 3') wie – starrem Lenker/Hebel (3'), – flexiblem Kabel/Seil (3') – flexiblem homogenen oder Komposite Biege-/Biegefeder-Element (3') – Dämpferelement (3') – Zug-Druck Federelement (3') – Feder-Dämpfer Element (3') – Balg (3') oder aus einer Kombination solcher Kraft übertragenden und/oder Rückstellkraft erzeugenden Elementen (3'), wobei diese beliebig zur Erfüllung der Funktion angeordnet sein können, insbesondere parallel oder hintereinander geschaltet, und/oder von der Vorderseite zur Hinterseite der Ausgleichsvorrichtung (0) übergreifend.
Ausgleichsvorrichtung zur Höhen- und Neigungsanpassung bei Konturnachführung von Geräten, insbesondere von Schneid- und Rechenwerken, nach Ansprüchen 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere und hintere Hebelwerk (3) im Zusammenwirken eine Höhen- und Neigungsanpassung ermöglicht, insbesondere auch bei Linearführung der Basis (1). Eine solche Ausgleichsvorrichtung (0) liegt beispielhaft in der Ebene vor als: Typ Hebel Gelenke Nachgiebigkeiten 1 3 4 2 2 4 4 1 (2, 3) 3 4 5 1 4 5 5 1 5 5 6 2 6 6 6 2 (1) 7 6 7 3 (4)
Ausgleichsvorrichtung zur Höhen- und Neigungsanpassung bei Konturnachführung von Geräten, insbesondere von Schneid- und Rechenwerken, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass gleichen Hüben, situativ bedingt, unterschiedliche Neigungen, ebenso wie auch gleichen Neigungen unterschiedliche Hübe im betrieblichen Bewegungsablauf zugeordnet sind.
Ausgleichsvorrichtung zur Höhen- und Neigungsanpassung bei Konturnachführung von Geräten, insbesondere von Schneid- und Rechenwerken, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere sowie das hintere Hebelwerk (3, 3') mit einem gemeinsamen Gelenk an der Basis (1) anschließen, somit die Ausgleichsvorrichtung (0) dort insgesamt schwenkbar ist, unabhängig von sonstigen inneren Drehfreiheitsgraden der Gelenke (4), (4, 4') der Vorrichtung, wobei optional vorhandene nachgiebige weitere Elemente (3, 3') betriebsbedingte Bewegungen verzögern und/oder begrenzen.
Ausgleichsvorrichtung zur Höhen- und Neigungsanpassung bei Konturnachführung von Geräten, insbesondere von Schneid- und Rechenwerken, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsvorrichtung (0) in mindestens zwei in Normallage parallel zur Schwerkraft liegenden vertikalen Ebenen (6, 6') beweglich ist, derart, dass zur jeweiligen Bewegungsebene (6, 6') dieselben vorderen Hebelwerke (3, 3') und hinteren Hebelwerke (3, 3') im Betrieb wirksam sind. Bevorzugt sind die an Basis (1) und Koppel (2) gelagerten Hebelwerke (3, 3') so angeordnet, das zwei Hauptebenen (6) und (6') entstehen, welche sich senkrecht durchsetzen und derart kombiniert, fallweise beliebig viele weitere funktionelle Bewegungsebenen (6, 6') bilden. Beim Vorliegen zweier Hauptebenen (6, 6') sind diese bevorzugt in Längs- oder Fahrtrichtung und quer dazu orientiert, oder aber die Fahrtrichtung halbiert bevorzugt die von beiden Hauptebenen (6, 6') eingeschlossenen rechten Winkel. Koppel (1) und Basis (2), insbesondere wenn in ringförmiger Gestalt und mit Hebelwerken (3, 3'), welche in mehr als nur zwei Hauptebenen (6, 6') wirken, bewegen sich dergestalt nach Art von Taumelscheiben mit windschiefen Geraden gegeneinander, – dies optional gegen rückstellend wirksame Federelemente (3, 3'), welche auch zusätzlich zu den starren, oder teil- oder ganz elastischen Hebelwerken (3, 3') eingebracht sein können. Sobald Gelenke (4, 4') mehr als einen Drehfreiheitsgrad aufweisen, insbesondere als Kugelgelenke, ist eine Vielzahl superponierter Bewegungen beider Hauptebenen (6, 6') möglich, mit Neigungen in umlaufenden Richtungen der Basis (1) Ebene. Optional ist ein Koppel (1) und Basis (2) verbindender nachgiebiger (wabbeliger) Balg vorgesehen.
Ausgleichsvorrichtung zur Höhen- und Neigungsanpassung bei Konturnachführung von Geräten, insbesondere von Schneid- und Rechenwerken, dadurch gekennzeichnet, dass 8.1 deren Gruppen, Teile, Elemente von außen – gegen durch optional vorhandene Elemente (3, 3') erzeugte Rückstellkräfte – bewegt und von innen mechanisch geeignet geführt, derart zusammenwirken, 8.1.1 dass in der jeweiligen Bewegungsebene der sich ausdehnenden und zusammenziehenden Vorrichtung (0) Translation und Rotation des verbundenen Arbeitsgeräts oder Tastwerks (5) sich jeweils passend zum Konturverlauf (20) kraftschlüssig und wenigstens streckenweise kontinuierlich-formschlüssig einstellen, 8.1.2 derart, dass dabei in der Abfolge der betrieblichen Bewegungsabläufe vielerlei Kombinationen von Dreh- und Versatzraten paarweise möglich sind, je nach Anpassungs-Erfordernis, 8.1.3 wobei insbesondere im gesamten Hubbereich keine oder aber vielfältige – somit entkoppelte – Drehung einhergeht, und sich die Drehung nach den äußeren Bedingungen gelenkig (4, 4') einstellt.
Ausgleichsvorrichtung zur Höhen- und Neigungsanpassung bei Konturnachführung von Geräten, insbesondere von Schneid- und Rechenwerken, nach Anspruch 1, 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (0) 9.1 einen Mechanismus darstellt, um in mindestens einer Bewegungsebene (6, 6') und dabei frei-gängig sowie einphasig zwei in der Art ungleiche Bewegungsarten zuzulassen, und dabei ein- oder zweiteilige Hebelwerke (3, 3') aufweist, wobei die abgehobene Vorrichtung (0) im Test, frei von Bodenberührung und frei-gängig aufgehängt, 9.1.1 in der jeweiligen Ebene (6, 6'), bei momentenfreiem äußeren und inneren Kräftesystemen, zwangsfrei einen rein translatorischen Versatz des angekoppelten Geräts (5) zur Basis (1) ermöglicht, und 9.1.2 um einen Normale der jeweiligen Ebene (6, 6'), bei äußeren und inneren Kräftesystemen mit rein resultierendem Moment, eine reine Drehung des Geräts (5) zur Basis (1) bewirkt, und dass andererseits 9.1.3 zu jedem Bewegungsmoment oder Zeitpunkt, insbesondere zu gleichem Hub des Gerätes (5) verschiedene Neigungen desselben in kontinuierlicher Abfolge möglich sind und vice versa.
Ausgleichsvorrichtung zur Höhen- und Neigungsanpassung bei Konturnachführung von Geräten, insbesondere von Schneid- und Rechenwerken, dadurch gekennzeichnet, dass bei erfindungsgemäßen Ausbildungen, – dabei ohne Berücksichtigung nicht verschwindender Führungsgeschwindigkeit –, es einerseits eine Vielzahl von Betriebstellungen ganz ohne darstellbaren kinematisch definierten Momentanpol des Arbeitsgeräts oder Tastwerks (5) gibt, und dass andererseits eine Vielzahl von derartigen Momentanpolen zugeordnet sein können, insbesondere auch bei identischer momentaner Konfiguration und Lage. Insbesondere können dem Arbeitsgerät oder Tastwerk (5) an mindestens einer gemeinsamen Gelenkstelle (5) mit der Vorrichtung (0) bewegungsbedingt gleichzeitig verschiedene Momentanpole zugeordnet sein.