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Die Erfindung betrifft eine, insbesondere selbstfahrende, Baumaschine zum Bearbeiten von Bodenoberflächen, mit einem Maschinenrahmen, an dem eine Bodenbearbeitungseinrichtung angeordnet ist, mit einem Fahrwerk und wenigstens einer vorderen und wenigstens zwei hinteren Fahreinrichtungen, und mit einer Schwenkvorrichtung, über die wenigstens eine der beiden hinteren Fahreinrichtungen schwenkbar am Maschinenrahmen gelagert ist, wobei die Schwenkvorrichtung zum Schwenken der Fahreinrichtung zwischen einer Ausschwenkstellung, in der die Fahreinrichtung gegenüber dem Maschinenrahmen seitlich vorsteht, und einer Einschwenkstellung, in der die Fahreinrichtung zum Maschinenrahmen hin eingeschwenkt ist, ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine solche Schwenkvorrichtung an sich sowie ein Verfahren zum Verschwenken einer Fahreinrichtung einer Baumaschine.
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Bei gattungsgemäßen Baumaschinen handelt es sich insbesondere um Baumaschinen zum Abfräsen des Bodenuntergrundes, ganz besonders Straßenkaltfräsen. Nachfolgend wird eine solche Baumaschine anhand der konkreten Ausführung einer Straßenfräse näher beschrieben. Die Bodenbearbeitungseinrichtung ist dabei eine an ihrem Außenmantel mit Bearbeitungswerkzeugen, beispielsweise Fräsmeißeln, bestückte Fräswalze, die am Maschinenrahmen der Baumaschine quer zur Arbeitsrichtung horizontal gelagert ist und während des Bearbeitungsvorgangs in den aufzufräsenden Bodenuntergrund eintaucht. Eine solche Straßenfräse ist beispielsweise aus der
DE 196 316 042 C2 bekannt, deren Offenbarung hiermit in Bezug genommen wird. Die Baumaschine weist eine Antriebseinrichtung auf, beispielsweise einen Verbrennungsmotor, und kann sich aus eigener Kraft fortbewegen beziehungsweise ist vom Typ ”selbstfahrende Baumaschine”. Dazu ist ein Fahrwerk mit wenigstens einer vorderen und zwei hinteren Fahreinrichtungen vorhanden. Eine Fahreinrichtung bezeichnet diejenige Baueinheit, die im Fahrbetrieb über den Untergrund fährt. Der Begriff Fahreinrichtungen bezeichnet vorliegend somit insbesondere Laufräder und Kettenlaufwerke, wobei auch Kombinationen von Fahreinrichtungen vom Typ Laufrad mit Fahreinrichtungen vom Typ Kettenlaufwerk möglich und von der Erfindung mit umfasst sind. Die Fräswalze schließt idealerweise zu einer Seite der Baumaschine mit dem Maschinenrahmen im Wesentlichen bündig ab, um beispielsweise ein Fräsen nah an einem seitlichen Hindernis, beispielsweise entlang einer Bordsteinbegrenzung oder Hauswand, zu ermöglichen. Diese Seite der Baumaschine wird nachstehend auch als Nullseite bezeichnet.
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Bei gattungsgemäßen Baumaschinen hat es sich nun als vorteilhaft erwiesen, wenn die auf der Nullseite befindliche Fahreinrichtung schwenkbar ausgebildet ist. Konkret kann die auf der Nullseite befindliche Fahreinrichtung zwischen einer Ausschwenkstellung und einer Einschwenkstellung verschwenkt werden. In der Ausschwenkstellung steht die Fahreinrichtung seitlich über den Maschinenrahmen vor und liegt idealerweise zusammen mit der der Nullseite gegenüberliegenden Fahreinrichtung auf Höhe der Rotationsachse der Fräswalze. Die Fahreinrichtung ist in dieser Stellung mit anderen Worten seitlich ausgestellt. Diese Stellung der Fahreinrichtung ermöglicht eine besonders stabile Maschinenpositionierung, insbesondere im Arbeitsbetrieb, und gute Lenkeigenschaften. Ist jedoch eine Bodenbearbeitung an Hindernissen gewünscht, beispielsweise beim Entlangfräsen an einer Straßenbegrenzung, wird die Fahreinrichtung bevorzugt zum Maschinenrahmen hin eingeschwenkt, um die Fräswalze möglichst nah an diesem Hindernis vorbeiführen zu können. Die auf der Nullseite befindliche Fahreinrichtung wird dazu beispielsweise in Arbeitsrichtung vor die Fräswalze in der Weise eingeschwenkt, dass sie mit ihren Außenabmessungen in Horizontalrichtung zur Seite nicht mehr über den Maschinenrahmen vorsteht. Die auf der Nullseite befindliche hintere Fahreinrichtung ist dazu mit einer Schwenkvorrichtung am Maschinenrahmen gelagert, wobei die vorstehend zitierte
DE 196 316 042 C2 hierzu die Verwendung eines in einer horizontalen Ebene liegenden und durch eine in der Horizontalebene mitschwenkende Zylinder-Kolbeneinheit angetriebenen Schwenkgetriebes offenbart. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist insbesondere der benötigte vergleichsweise umfangreiche Bauraum am Maschinenrahmen zur Unterbringung des horizontalen Schwenkgetriebes mit Antrieb. Ein Aspekt der Erfindung liegt somit darin, eine platzsparende Schwenkvorrichtung für eine schwenkbare Fahreinrichtung einer Baumaschine anzugeben.
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Die Fahreinrichtungen der Baumaschine sind ferner zumindest teilweise über im wesentlichen in Vertikalrichtung verstellbare Hubsäulen am Maschinenrahmen gelagert, insbesondere die beiden hinteren Fahreinrichtungen, um beispielsweise eine Regulation der Eintauchtiefe der Fräswalze in den zu bearbeitenden Bodenuntergrund durch eine Hubverstellung der Hubsäulen zu ermöglichen. Darüber hinaus können durch die Hubsäulen Niveauunterschiede ausgeglichen werden, wenn beispielsweise die Fahreinrichtung auf der Nullseite in einem Fräsbett und die auf der der Nullseite gegenüberliegenden Seite angeordnete Fahreinrichtung außerhalb des Fräsbetts läuft. Insbesondere in der Transportstellung der Baumaschine, in der die Hubsäulen der Baumaschine in einer Ausgangsposition sind, ist der Maschinenrahmen häufig leicht schräg, nach hinten ansteigend, gegenüber dem Bodenuntergrund ausgerichtet. Damit ist einerseits gewährleistet, dass die Fräswalze im Transportbetrieb nicht über den Bodenuntergrund kratzt und dadurch beispielsweise beschädigt wird. Andererseits sind im Transportbetrieb bei der Tiefstellung der Baumaschine im Frontbereich besonders gute Sichtverhältnisse nach vorn für den Maschinenbediener gegeben. Eine Schrägstellung der Maschinenrahmens resultiert allerdings in einer Neigung der Verstellachsen der Hubsäulen, insbesondere schräg nach vorn. Bei ebenem Untergrund unterscheidet sich daher die Höheneinstellung der am Maschinenrahmen schwenkbar gelagerten Fahreinrichtung zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung. Insbesondere im normalen Maschinenbetrieb ist somit eine Höhenanpassung dieser einen Fahreinrichtung gegenüber dem Maschinenrahmen erforderlich, wenn die Fahreinrichtung zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung geschwenkt wird. Dies erfordert ein besonderes Feingefühl und erhöhte Aufmerksamkeit des Maschinenbedieners, der jeweils einen manuellen Ausgleich der Höhendifferenz der schwenkbaren Fahreinrichtung zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung vornehmen muss. Für bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung liegt daher ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung darin, den Maschinenbediener speziell in dieser Situation möglichst zu entlasten.
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Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Baumaschine, einer Schwenkvorrichtung für eine Baumaschine sowie einem Verfahren zum Verschwenken einer Fahreinrichtung einer Baumaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der wesentliche Grundgedanke der Erfindung liegt darin, dass die Schwenkvorrichtung ein räumliches Hub-Schwenkgetriebe aufweist, das in der Weise ausgebildet ist, dass die wenigstens eine Fahreinrichtung beim Schwenken zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung in einer Schwenkebene, beispielweise in der Horizontalebene, auch eine Höhenverstellung, beispielsweise in Vertikalrichtung, gegenüber der Schwenkebene relativ zum Maschinenrahmen erfährt. Erfindungsgemäß ist es somit vorgesehen, dass die Schwenkvorrichtung nicht nur ein Bewegen der auf der Nullseite befindlichen hinteren Fahreinrichtung in einer Schwenkebene ermöglicht, sondern gleichzeitig ein Anheben oder Absenken der Fahreinrichtung während des Schwenkvorgangs gegenüber der Schwenkebene, insbesondere zum Ausgleich der durch die Schrägstellung des Maschinenrahmens hervorgerufenen Höhendifferenz für die Fahreinrichtung zwischen seiner Ausschwenkstellung und seiner Einschwenkstellung. Die Schwenkebene ist dabei diejenige Ebene, in der die reine Schwenkverstellung der wenigstens einen schwenkbaren Fahreinrichtung zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung unabhängig von der Hubverstellung erfolgt. Je nach Ausbildung des räumlichen Hub-Schwenkgetriebes ist die Schwenkebene insbesondere eine fiktive Ebene, die senkrecht von wenigstens einer Schwenkachse des Hub-Schwenkgetriebes durchlaufen wird. Konkret kann die Schwenkebene beispielsweise insbesondere bei horizontal ausgerichtetem Maschinenrahmen eine Horizontalebene sein. Die durch das räumliche Hub-Schwenkgetriebe bewirkte Höhenverstellung der Fahreinrichtung erfolgt idealerweise gleichzeitig zur Schwenkbewegung und betrifft eine Höhenverstellung relativ zur Schwenkebene, insbesondere senkrecht zu dieser. Ist die Schwenkebene beispielsweise horizontal ausgerichtet, erfolgt die Hubbewegung in Vertikalrichtung. Die Hubbewegung allein ist ferner idealerweise eine lineare Bewegung. Bei einer Schwenkverstellung der Fahreinrichtung mit dem erfindungsgemäßen Hub-Schwenkgetriebe handelt es sich somit von einer in der Schwenkebene mitschwenkenden Betrachtungsperspektive um eine lineare Hub- oder Senkbewegung, je nach Schwenkrichtung. Das räumliche Hub-Schwenkgetriebe zeichnet sich vorliegend dadurch aus, dass es für die über das räumliche Hub-Schwenkgetriebe am Maschinenrahmen gelagerte Fahreinrichtung bei einer Schwenkbewegung in einer Schwenkebene, beispielsweise im Wesentlichen in der Horizontalebene, auch eine senkrecht dazu ausgerichtete Stellbewegung, beispielsweise im Wesentlichen in Vertikalrichtung zur Horizontalebene, bewirkt. Neben einer Schwenkverstellung der Fahreinrichtung in der Schwenkebene, beispielsweise in Form einer Schwenkkurve, erfolgt bei einem Schwenkvorgang somit zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung gleichzeitig auch eine, insbesondere im Wesentlichen lineare, Höhenverstellung der Fahreinrichtung in einem Winkel zur Schwenkebene, idealerweise senkrecht zur Schwenkebene. Die durch das erfindungsgemäße Hub-Schwenkgetriebe bewirkte Bewegung der Fahreinrichtung zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung lässt sich somit in eine Schwenkkomponente und eine, idealerweise senkrecht dazu erfolgende, Hubkomponente aufgliedern, wobei der Begriff Hub gleichermaßen die Anhebebewegung der Fahreinrichtung gegenüber der Schwenkebene und die dazu entgegengesetzte Absenkbewegung mit umfasst. Insgesamt bewegt das Hub-Schwenkgetriebe die wenigstens eine Fahreinrichtung somit auf einer in Bezug auf den Maschinenrahmen räumlichen Hub-Schwenkbahn, die neben einer Schwenkverstellung eine Höhenverstellung der Fahreinrichtung gegenüber der Schwenkebene umfasst. Das räumliche Hub-Schwenkgetriebe ermöglicht es somit, dass ein Höhenversatz der schwenkbaren Fahreinrichtung zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung der Fahreinrichtung gegenüber dem Maschinenrahmen erreicht wird, ohne dass dazu die Höhenverstellung einer Hubsäule geändert werden muss, über die die Fahreinrichtung am Maschinenrahmen höhenverstellbar gelagert ist. Der Höhenversatzausgleich zwischen Einschwenkstellung und Ausschwenkstellung erfolgt idealerweise vielmehr, zumindest im Wesentlichen, durch die durch das räumliche Hub-Schwenkgetriebe hervorgerufene Schwenkbewegung und zusätzlich durch die relativ zur Schwenkbewegung erfolgende Hubbewegung. Die Höhenverstellung läuft damit zumindest teilweise automatisch beim Verschwenken der Fahreinrichtung zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung ab, ohne dass der Maschinenbediener separate Ausgleichsmaßnahmen ergreifen muss. Der durch das Hub-Schwenkgetriebe realisierte Höhenversatz beim Schwenken der Fahreinrichtung ist dabei idealerweise so bemessen, dass er den resultierenden Höhenversatz der Fahreinrichtung bei der Maschinentransportstellung aufgrund der Schräglage des Maschinenrahmens gegenüber dem Bodenuntergrund ausgleicht und somit der Schräglage des Maschinenrahmens entgegenwirkt. Ein wesentliches Element der Erfindung ist somit die Ausbildung des Schwenkgetriebes für die schwenkbare Fahreinrichtung in der Weise, dass zusätzlich zur Schwenkkomponente durch das Schwenkgetriebe eine in einem Winkel gegenüber der Schwenkebene erfolgende Stellbewegung, insbesondere Hubbewegung, durch den Hubanteil des Hub-Schwenkgetriebes erhalten wird.
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Zur konkreten Ausbildung des räumlichen Hub-Schwenkgetriebes kann auf eine Vielzahl verschiedener alternativer Ausführungsformen zurückgegriffen werden. Als besonders geeignet hat sich ein räumliches Hub-Schwenkgetriebe erwiesen, bei dem ein zwischen dem Maschinenrahmen und der wenigsten einen Fahreinrichtung angeordneter und gegenüber dem Maschinenrahmen höhenverstellbarer Schwenkarm vorhanden ist, über den die Fahreinrichtung bewegbar am Maschinenrahmen angelenkt ist. Der Schwenkarm lässt sich somit in Bezug auf die Schwenkebene zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung verschwenken. Zusätzlich ist der Schwenkarm an sich jedoch auch höhenverstellbar ausgebildet. Über eine Höhenverstellung des Schwenkarms wird somit der Höhenversatz der Fahreinrichtung zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung gegenüber dem Maschinenrahmen erreicht. In der Einschwenkstellung hat die wenigstens eine schwenkbare Fahreinrichtung somit in Vertikalrichtung einen anderen Abstand zum Maschinenrahmen als in der Ausschwenkstellung. Wichtig ist ferner, dass die Fahreinrichtung an sich, konkret beispielsweise das Laufrad oder das Kettenlaufwerk, grundsätzlich nicht unmittelbar am Hub-Schwenkgetriebe gelagert sein muss. Wesentlich ist vielmehr, dass das Hub-Schwenkgetriebe diejenige Einrichtung ist, die bei einer Bewegung der Fahreinrichtung zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung die Schwenkbewegung und die Hubbewegung gegenüber dem Maschinenrahmen bewirkt. Die Fahreinrichtung ist somit insbesondere über eine Hubsäule mit dem Hub-Schwenkgetriebe verbunden, wobei der höhenverstellbare Schwenkarm besonders bevorzugt im oberen Bereich der Hubsäule an dieser angelenkt ist, idealerweise schwenkbar gegenüber der Hubsäule und dem Maschinenrahmen, um beispielsweise eine nachstehend noch näher angegebene Aufrechterhaltung der Laufrichtung der Fahreinrichtung in der Einschwenkstellung und in der Ausschwenkstellung zu ermöglichen.
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Das Hub-Schwenkgetriebe weist vorzugsweise eine Antriebseinrichtung sowohl zum Antrieb der Schwenkverstellung als auch der, insbesondere senkrecht dazu erfolgenden, Hubverstellung der Fahreinrichtung beim Schwenken zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung auf. Diese Ausführungsform zeichnet sich somit dadurch aus, dass eine einzige Antriebseinrichtung für den Antrieb des Hub-Schwenkgetriebes zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung vorgesehen ist. Grundsätzlich können hier zwar auch zwei oder sogar mehr separate Antriebseinrichtungen vorgesehen sein. In Anbetracht des vereinfachten Aufbaus hat sich die Verwendung einer einzigen Antriebseinrichtung jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Antriebseinrichtung in Hubrichtung beziehungsweise senkrecht zur Schwenkebene wirkt und ihre Stellkraft ausübt. Die Antriebseinrichtung ist bei dieser Ausführungsform somit in der Weise ausgebildet, dass sie eine Antriebsbewegung in Hubrichtung, bei horizontaler Schwenkebene beispielsweise in Vertikalrichtung, ausübt. Dies ist insofern besonders vorteilhaft, als dass dadurch der in der Schwenkebene, beispielsweise der Horizontalebene, erforderliche Bauraum wesentlich minimiert werden kann. Hierbei hat sich insbesondere die Verwendung eines Hydraulikzylinders als ideal erwiesen, der mit seiner Verschiebeachse in Vertikalrichtung angeordnet ist. Dies lässt sich darauf zurückführen, dass der erforderliche Verstellweg des Hydraulikzylinders in Vertikalrichtung wesentlich kleiner ist als er in der Horizontalebene wäre, um eine Bewegung der auf der Nullseite befindlichen Fahreinrichtung von der Einschwenkstellung in die Ausschwenkstellung (und/oder umgekehrt) zu bewirken.
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Bevorzugt umfasst das Hub-Schwenkgetriebe eine Kopplungseinrichtung, die mit der Antriebseinrichtung wirkverbunden ist und derart ausgebildet ist, dass sie eine lineare Stellbewegung der Antriebseinrichtung in eine Hub-Schwenkbewegung der wenigstens einen Fahreinrichtung umsetzt. Die Kopplungseinrichtung ist somit bei dieser Ausführungsform das wesentliche Element des räumlichen Hub-Schwenkgetriebes, über das eine Umlenkung der linearen Antriebsbewegung der Antriebseinrichtung in eine räumliche Hub-Schwenkbewegung der wenigstens einen schwenkbaren Fahreinrichtung erfolgt. Die wesentliche Funktion der Kopplungseinrichtung ist somit ihre Eigenschaft, eine lineare Stellbewegung der Antriebseinrichtung getriebeeingangsseitig in eine räumliche Hub-Schwenkbewegung getriebeausgangsseitig umzusetzen. Idealerweise ist dazu ein, insbesondere angetriebenes, Schraubgelenk im Hub-Schwenkgetriebe als Kopplungseinrichtung vorhanden. Konkret umfasst die Kopplungseinrichtung hierzu beispielsweise eine Führungshülse mit einer in Axialrichtung, insbesondere schraubenförmig, verlaufenden Führungseinrichtung. Die Führungseinrichtung verläuft somit in Axialrichtung der hohlzylinderartig ausgebildeten Führungshülse um die Längsachse herum, sodass ein in dieser Führungseinrichtung geführtes Führungselement, welches entlang der Längsachse der Führungshülse linear bewegt wird, gleichzeitig eine Drehbewegung um die Längsachse der Führungshülse durchführt. Dadurch wird, insbesondere als Teil des Schraubgelenks, eine Schraubenlinie erhalten, wobei der Drehanteil der Schraubenlinie für die Schwenkbewegung und der Verschiebeanteil entlang der Längsachse für den Hubanteil steht. Auf diese Weise gelingt es bei dieser Kopplungseinrichtung somit, die lineare Stellbewegung entlang der Längsachse der Führungshülse sowohl in eine Verschiebebewegung des Führungselementes entlang der Längsachse als auch in eine Drehbewegung um die Längsachse der Führungshülse umzusetzen. Konkret kann es sich bei der Führungseinrichtung beispielsweise um eine Spiralnut, einen Nockenbahn oder ein Steilgewinde handeln. Geeignete Führungselemente, die durch die Führungseinrichtung geführt werden, können beispielsweise Führungsbolzen, Nocken etc. sein.
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Eine konkrete Ausführung der Erfindung umfasst bevorzugt eine Kopplungseinrichtung mit einem im die Längsachse eines Kolbens drehbar an dem Kolben eines linear verstellbaren Hydraulikzylinders der Antriebseinrichtung gelagerten Bolzen. Idealerweise erstreckt sich der Bolzen mit seiner Längserstreckung senkrecht zu einer Längsachse des Kolbens. Der Bolzen ist so geführt, dass er in die Führungseinrichtung, insbesondere eine Führungsnut oder Führungsaussparung, der Führungshülse eingreift. Durch eine Stellbewegung des Kolbens in Axialrichtung des Hydraulikzylinders wird der Bolzen somit einerseits entlang der Längsachse bzw. des Stellwegs des Hydraulikzylinders bewegt und gleichzeitig um die Längsachse der Führungshülse gedreht, sodass der Bolzen eine kombinierte Hub-Schwenkbewegung bei einer Stellbewegung des Hydraulikzylinders durchführt. Die Schwenkebene verläuft dabei senkrecht zur linearen Stellbewegung des Hydraulikzylinders. Die bei einer Verstellung des Hydraulikzylinders resultierende Bewegung des Bolzens weist somit eine Längskomponente (entlang des Hydraulikzylinders) und gleichzeitig eine Schwenkkomponente (um den Stellweg des Hydraulikzylinders) auf. Durch die Anordnung des Maschinenrahmens auf der einen Seite (beispielsweise auf der Seite des Hydraulikzylinders) und des Bolzens auf der anderen Seite (beispielsweise ortsfest zum Schwenkarm) wird somit die räumliche Hub-Schwenkbewegung der Fahreinrichtung durch die lineare Stellbewegung des Hydraulikzylinders angetrieben.
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Ideal ist es dabei, wenn die Antriebseinrichtung, insbesondere der Hydraulikzylinder, ortsfest am Maschinenrahmen angeordnet ist und der Bolzen ortsfest mit dem Schwenkarm verbunden ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Antriebseinrichtung, die beispielsweise häufig einen Anschluss an einen Hydraulikkreislauf benötigt, fest mit dem Maschinenrahmen verbunden ist und so beispielsweise während des Hub-Schwenkvorgangs nicht bewegt wird. Der Bolzen ist zudem üblicherweise wesentlich leichter und kleiner als die Antriebseinrichtung, sodass Masse und Volumen der bewegten Teile möglichst gering gehalten werden können.
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Bevorzugt ist die Führungshülse Teil der Lagereinrichtung des Schwenkarms am Maschinenrahmen. Bei dieser Ausführungsform erfüllt die Führungshülse somit eine Doppelfunktion. Neben der Führungs- bzw. Umlenkfunktion als Teil des Hub-Schwenkgetriebes dient die Führungshülse gleichzeitig als Anlenkelement des Schwenkarms am Maschinenrahmen, was einer Lagerfunktion entspricht. Der Schwenkarm, mit dem zur einen Seite die wenigstens eine schwenkbare Fahreinrichtung mittelbar oder unmittelbar verbunden ist, ist zu seiner anderen Seite somit über die Führungshülse am Maschinenrahmen gelagert, sodass die Führungshülse gleichzeitig das Verbindungs- bzw. das Lagerglied des Schwenkarms am Maschinenrahmen ist. Insgesamt kann dadurch die Anzahl der benötigten Bauteile reduziert werden.
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Idealerweise ist die wenigstens eine schwenkbare Fahreinrichtung gegenüber der Hubsäule um eine zur Stellachse der Hubsäule (Achse, entlang der die Hubverstellung der Hubsäule erfolgt) parallele oder koaxiale Drehachse drehbar, um die Laufrichtung der Fahreinrichtung gegenüber der Hubsäule verstellen zu können. Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass die Fahreinrichtung sowohl in der Einschwenkstellung als auch in der Ausschwenkstellung die gleiche Laufrichtung hat, was beispielsweise unter Steuerungsaspekten vorteilhaft ist. Das Hub-Schwenkgetriebe umfasst dazu bevorzugt einen Lenkerarm, der die Drehstellung der wenigstens einen Fahreinrichtung in der Weise lenkt, dass es in der Einschwenkstellung und in der Ausschwenkstellung die gleiche Laufrichtung hat. Der Lenkerarm ist idealerweise zwischen dem Maschinenrahmen und der Fahreinrichtung bzw. an einem ortsfest zur Fahreinrichtung angebrachten Element angeordnet, sodass eine Art Zwangsführung über den Lenkerarm für die wenigstens eine schwenkbare Fahreinrichtung erhalten wird, die insbesondere dann wirksam wird, wenn die Fahreinrichtung zwischen ihrer Einschwenkstellung in der Ausschwenkstellung verschwenkt wird. Ergänzend oder alternativ kann der Lenkerarm auch an dem Schwenkhebel angelenkt sein.
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Die konkrete Ausbildung des Lenkerarms kann mannigfaltig variieren. So ist er vorzugsweise beispielsweise am Maschinenrahmen und an der Hubsäule über jeweils ein Kugelgelenk gelagert. Eine solche Lagerung ist insofern besonders vorteilhaft, als dass der Lenkerarm die Laufrichtungslenkung sowohl in Bezug auf die Hubbewegung als auch in Bezug auf die Schwenkbewegung sicherstellen soll.
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Der Lenkerarm kann zudem längenverstellbar sein, d. h. seine Erstreckung zwischen seinen wenigstens zwei Anlenkgelenken ist veränderbar. Der Lenkerarm kann dazu beispielsweise selbst als Zylinder-Kolbeneinheit ausgebildet sein. Es ist nun vorgesehen, dass die Längenverstellung des Lenkerarms zur Lenkung der wenigstens einen Fahreinrichtung im Fahrbetrieb dient, was insbesondere bei eingeschwenkter Fahreinrichtung vorteilhaft ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Lenkerarm neben der Lenkerfunktion während des Hub-Schwenkvorgangs zusätzlich eine Lenkfunktion erfüllt, die ein aktives Lenken des schwenkbaren Fahreinrichtung ermöglicht, insbesondere in der Einschwenkstellung der wenigstens einen schwenkbaren Fahreinrichtung.
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Der Lenkerarm ist ferner idealerweise Teil eines räumlichen Viergelenk-Lenkergetriebes. Die einzelnen Glieder des Viergelenk-Lenkergetriebes sind dabei durch die Gelenkverbindungen des Schwenkarms zum Maschinenrahmen und auf der gegenüberliegenden Seite zur wenigstens einen schwenkbaren Fahreinrichtung und die Gelenkverbindungen des Lenkerams zu der wenigstens einen schwenkbaren Fahreinrichtung und dem Maschinenrahmen miteinander verbunden. Der Schwenkarm ist dabei bevorzugt wesentlich massiver als der Lenkerarm ausgebildet, da er im Wesentlichen für die Tragkraftübertragung zwischen der Fahreinrichtung und dem Maschinenrahmen vorgesehen ist und der Lenkerarm im Wesentlichen lediglich Lenkfunktion hat.
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Die Erfindung wird schließlich durch eine Schwenkvorrichtung für eine Baumaschine, insbesondere für eine Straßenfräse, gelöst, wie sie vorstehend beschrieben worden ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt schließlich in einem Verfahren zum Verschwenken einer Fahreinrichtung einer Baumaschine, insbesondere einer Baumaschine gemäß den vorstehenden Ausführungen. In Bezug auf den Aufbau und die Funktionsweise der Baumaschine wird auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen. Wesentliche Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind das Verschwenken der Fahreinrichtung zwischen einer Ausschwenkstellung und einer Einschwenkstellung in einer Schwenkebene und das Verstellen der Fahreinrichtung in ihrer Position senkrecht zur Schwenkebene während des Schwenkens der Fahreinrichtung zwischen ihrer Ausschwenkstellung und Einschwenkstellung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird bei einer Schwenkbewegung der Fahreinrichtung somit gleichzeitig eine Höhenverstellung des Fahreinrichtung gegenüber dem Maschinenrahmen erreicht, wodurch beispielsweise eine gesonderte Höhenanpassung des Fahreinrichtung gegenüber dem Maschinenrahmen, insbesondere durch eine Verstellung einer Hubeinrichtung der Fahreinrichtung, vermieden oder zumindest erleichtert werden kann. Dazu ist ein Hub-Schwenkgetriebe vorhanden, wie es vorstehend erläutert worden ist.
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Ideal für das erfindungsgemäße Verfahren ist es, wenn das Antreiben der Hubbewegung und der Schwenkbewegung durch eine gemeinsame Antriebseinrichtung erfolgt. Auf diese Weise kann die Gesamtkonstruktion der Schwenkvorrichtung und die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich vereinfacht werden.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand des in den Figuren angegebenen Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Gleiche Bauteile sind dabei in den verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen angegeben, wobei nicht jedes sich in den Figuren wiederholende Bauteil in jeder Figur gesondert angegeben ist. Es zeigen schematisch:
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1 eine Seitenansicht auf eine gattungsgemäße Baumaschine, konkret eine Straßenkaltfräse vom Typ Heckfräse mit Frontladeeinrichtung;
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2 eine Prinzipskizze einer Draufsicht auf die in 1 angegebene Baumaschine mit Kettenlaufwerken;
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3 eine perspektivische Schrägansicht auf eine Explosionsdarstellung der Schwenkvorrichtung und weiteren Elementen der Baumaschine aus 1 In einer Ausführung mit Kettenlaufwerken;
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4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I aus 3; und
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5a und 5b in Seitenansicht die Ausschwenkstellung in 5a und die Einschwenkstellung in 5b der Schwenkvorrichtung aus den 1 bis 4.
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1 zeigt eine gattungsgemäße selbstfahrende Baumaschine 1 in Seitenansicht, die im Arbeitsbetrieb über den zu bearbeitenden Boden B in Arbeitsrichtung a fährt. Die Antriebsleistung wird über einen im vorderen Bereich der Baumaschine 1 angeordneten Verbrennungsmotor 2 zur Verfügung gestellt, der gleichzeitig zum Antrieb der Arbeitseinrichtung 3 dient. Bei der Arbeitseinrichtung 3 handelt es sich konkret um eine rotierbare Fräswalze, die im Heckbereich der Baumaschine 1 zum Boden hin angeordnet ist und in den Bodenuntergrund abgesenkt werden kann. Die Fräswalze liegt mit ihrer Rotationsachse dabei in der Horizontalebene und senkrecht zur Arbeitsrichtung a. Die Arbeitseinrichtung 3 ist am Heckbereich eines Maschinenrahmens 4 der Baumaschine 1 gelagert, auf dem ferner oberhalb der Arbeitseinrichtung 3 ein Bedienstand 5 angeordnet ist, von dem aus der Maschinenführer die verschiedenen Maschinenfunktionen steuern kann. Die Baumaschine 1 umfasst ferner vier Fahreinrichtungen 6 (in 1 sind lediglich die auf der rechten Seite befindlichen Fahreinrichtungen 6 VR und 6 AR in Form von Laufrädern sichtbar, wogegen die Fahreinrichtungen in den weiteren Figuren Kettenlaufwerke sind). Die hintere auf der rechten Seite befindliche Fahreinrichtung 6 HR ist über eine Schwenkvorrichtung 7 am Maschinenrahmen 4 schwenkbar gelagert. Konkret kann sie zwischen einer über den Maschinenrahmen 4 nach außen seitlich vorstehenden Stellung (gemäß 1) in eine gegenüber dem Maschinenrahmen 4 eingeschwenkte Stellung eingeschwenkt werden, wozu eine entsprechende Rahmenausnehmung 8 im Maschinenrahmen 4 vorhanden ist. Weitere Details dieser Funktionalität ergeben sich aus den 2 bis 5, die eine erfindungsgemäße Ausführung der Schwenkvorrichtung 7 beschreiben. 1 gibt dagegen eine aus dem Stand der Technik bekannte Schwenkvorrichtung 7 wieder.
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Neben Unterschieden in der Ausbildung der Schwenkvorrichtung 7 an sich besteht ein weiterer Unterschied der in den 2 bis 5 gezeigten Ausführungsform im Vergleich zu der in 1 gezeigten Ausführungsform darin, dass im Gegensatz zu den Rad-Fahreinrichtungen der 1 Ketten-Fahreinrichtungen beziehungsweise Kettenlaufwerke verwendet werden, wobei diese im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch vollständig oder teilweise durch Rad-Fahreinrichtunge ersetzt werden können.
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2 ist eine schematische Draufsicht auf eine Baumaschine 1 in erfindungsgemäßer Ausführung, wobei 2 zunächst die Einschwenkstellung und die Ausschwenkstellung der hinteren rechten Fahreinrichtung 6 HR verdeutlicht. Gemäß 2 ist im hinteren Bereich der Baumaschine 1 die Arbeitseinrichtung 3, konkret die Fräswalze, in der Weise angeordnet, dass sie mit der rechten Seite des Maschinenrahmens 4 nahezu bündig abschließt. Diese Seite wird als Nullseite N der Baumaschine 1 bezeichnet. Auf der der Nullseite gegenüberliegenden Seite ist zwischen der Außenkante des Maschinenrahmens 4 und der Fräswalze 3 die Fahreinrichtung 6 HL angeordnet, so dass auf dieser Seite beispielsweise nicht mit dem Maschinenrahmen 4 nahezu bündig an einem Hindernis gefräst werden kann. Die beiden vorderen Fahreinrichtungen 6 VL und 6 VR sind lenkbar am Maschinenrahmen 4 angebracht. Das hintere auf der Nullseite befindliche Fahreinrichtung 6 HR kann zwischen einer Ausschwenkstellung, in der es gegenüber dem Maschinenrahmen 4 seitlich vorsteht und auf Höhe der Rotationsachse b angeordnet ist, und einer gestrichelt dargestellten Einschwenkstellung, in der es nicht über den Maschinenrahmen 4 zur Außenseite der Baumaschine 1 vorsteht, verschwenkt werden. Soll die Baumaschine 1 an einem Hindernis vorbeigeführt werden, wie beispielsweise einer Hauswand, kann die hintere auf der Nullseite befindliche Fahreinrichtung 6 HR von der Ausschwenkstellung in die Einschwenkstellung in die im Maschinenrahmen 4 vorhandene Rahmenausnehmung 8 eingeschwenkt werden. Zum Schwenken der Fahreinrichtung 6 HR ist eine in 2 lediglich angedeutete Schwenkvorrichtung 7 vorhanden, deren Aufbau und Funktionsweise in den weiteren 3 bis 5b näher erläutert wird. Wesentliches Element der Schwenkvorrichtung 7 ist, dass sie in der Weise ausgebildet ist, dass sie einerseits die Fahreinrichtung 6 HR am Maschinenrahmen 4 lagert, eine Schwenkverstellung in der Schwenkebene SE (bei der in 2 angegebenen Maschinenposition in der zx-Ebene beziehungsweise Horizontalebene) und gleichzeitig zu der Schwenkverstellung eine Höhenverstellung der Fahreinrichtung 6 HR in Richtung HV (in 2 senkrecht zur Bildebene) gegenüber dem Maschinenrahmen 4 (bei der in 2 angegebenen Maschinenstellung in y-Richtung beziehungsweise in Vertikalrichtung) senkrecht zur Schwenkebene SE bewirkt. Für den Betrachter ist die Fahreinrichtung 6 HR in 2 in der Einschwenkstellung somit näher als in der Ausschwenkstellung positioniert. Die Schwenkebene SE ist dabei die Ebene senkrecht zur Schwenkachse SA der Fahreinrichtung 6 HR. Details zum Aufbau der Schwenkvorrichtung 7 ergeben sich insbesondere aus den 3 und 4. 3 ist lediglich eine Teilansicht der Baumaschine 1 und umfasst neben den Fahreinrichtungen 6 HR und 6 HL den Fräswalzenkasten FK die Fräswalze FW, die Schwenkvorrichtung 7 und den Anlenkbereich des Maschinenrahmens 4 (mit beginnender Rahmentaille 8) für die Schwenkvorrichtung 7.
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Zentrales Element der Schwenkvorrichtung 7 ist ein Hub-Schwenkgetriebe 9, über das die Fahreinrichtung 6 HR mit dem Maschinenrahmen 4 verbunden ist. Konkret umfasst das Fahreinrichtung 6 HR eine Laufkette 10 mit einer nicht näher dargestellten Antriebseinheit, eine Halterung 11 und eine Hubsäule 12 die über die Halterung 11 mit der Laufkette 10 verbunden ist. An der Hubsäule 12 sind ferner Lagerlaschen 13 angeordnet. Die Verbindung der Fahreinrichtung 6 HR zum Maschinenrahmen 4 erfolgt über einen Schwenkarm 14 und einen Lenkerarm 15 des Hub-Schwenkgetriebes 9.
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Der Lenkerarm 15 ist am Maschinenrahmen 4 und an einer der Haltelaschen 13 jeweils über ein Kugelgelenk 16 gelagert. Getragen wird die Fahreinrichtung 6 HR allerdings im Wesentlichen durch den Schwenkarm 14, der zwischen den Haltelaschen 13 schwenkbar um eine Schwenkachse SA gelagert ist, die parallel zur Längsachse der zylinderförmigen Hubsäule 12 verläuft. Die Anbindung des Schwenkarms 14 an den Maschinenrahmen 4 erfolgt über zwei Haltelaschen 17, zwischen die der maschinenrahmenseitige Teil des Schwenkarms 14 eingebracht ist. Dazu wird eine Führungshülse 18 entlang ihrer Längsachse 20 durch die beiden Haltelaschen 17 durch entsprechende Aufnahmeöffnungen 19 geführt. Die Führungshülse ist in 3 mit ihrem unteren Teil zum Betrachter hin verschwenkt und gegenüber den übrigen angegebenen Komponenten stark vergrößert dargestellt. Die Führungshülse 18 umfasst insgesamt einen oberen Kopfbereich 18a, einen mittigen Führungs- beziehungsweise Hub- und Schwenkbereich 18b sowie einen Fußbereich 18c, die in Vertikalrichtung aneinander angrenzen. Mit dem Kopfbereich 18a wird die Führungshülse 18 drehfest in den Aufnahmeöffnungen 19 der Haltelaschen 17 am des Maschinenrahmens 4 befestigt. Der mittlere Gleit- und Schwenkabschnitt 18b ist im eingebauten Zustand der Führungshülse 18 zwischen den beiden übereinander angeordneten Haltelaschen 17 des Maschinenrahmens 4 angeordnet und durch eine Aufnahmeöffnung 27 im Schwenkarm 14 hindurch geführt. Entlang des Bereichs 18b der Führungshülse 18 ist der Schwenkarm 14 an der Führungshülse 18 in Richtung der Längsachse 20 verschiebbar. Der Schwenkarm 14 ist ferner schwenkbar um die Längsachse 20 der Führungshülse 18. Der Fußabschnitt 18c schließlich erfüllt ebenfalls eine Befestigungsfunktion.
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Die Führungshülse 18 umfasst ferner eine schraubenförmig beziehungsweise gewendelt um die Längsachse 20 verlaufende Führungsgleitschräge 21. Konkret ist die Führungsgleitschräge 21 eine Durchbrechung durch den Zylindermantel der Führungshülse 18. In diese Führungsgleitschräge 21 greift ein mit dem Schwenkarm 14 fest verbundener Führungsbolzen 22 ein, der vom Schwenkarm 14 kommend in das Innere der Führungshülse 18 eingreift. Insgesamt bilden die Führungshülse 18 und der Schwenkarm 14 zusammen somit eine Art Schub-Schwenkgelenk beziehungsweise ein Schraubgelenk, das eine Verschiebung des Schwenkarms 14 entlang und eine Verschwenkung des Schwenkarms 14 um die Längsachse 20 der Führungshülse 18 ermöglicht. Insgesamt ist die Führungsgleitschräge 21 somit in Form einer Schraubenlinie ausgebildet. Die Schwenkebene SE ist dabei eine Ebene senkrecht zur Verschiebebewegung entlang der Längsachse 20 beziehungsweise entlang der Verschieberichtung. Eine Verfolgung der Schub-Schwenkbewegung des Schwenkarms 14 zwischen der Einschwenkstellung und der Ausschwenkstellung in der Schwenkebene SE gibt somit allein die Schwenkbewegung an sich wieder. Die Schub- beziehungsweise Verschiebebewegung ist dagegen der senkrecht zur Schwenkebene SE erfolgende Bewegungsanteil.
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Ein weiteres wesentliches Element der Schwenkvorrichtung 7 ist eine Antriebseinheit 23, deren Lage und Funktionsweise sich insbesondere aus der Schnittdarstellung durch den Bereich des Schub-Schwenkgelenks in 4 ergibt. Die Schnittdarstellung in 4 ist eine Querschnittsansicht durch die gemäß 3 installierte Führungshülse 18 mit Schwenkarm 14 parallel zur Seitenwand des Maschinenrahmens 4. Konkret handelt es sich bei der Antriebseinheit 23 um eine Zylinderkolbeneinheit mit einem Zylinder 24 und einem in dem Zylinder 24 verschiebbar gelagerten Kolben 25. Der Kolben 25 ist entlang der Längsachse 20 der Führungshülse 18 verschiebbar (Verschieberichtung c) und dazu über die Anschlüsse 26 (3) an ein entsprechendes Hydrauliksystem angeschlossen. Fest mit dem Kolben verbunden ist der Führungsbolzen 22 an der der Zylinderkammer 26 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 25. Der Kolben 25 ist ferner um die Längsachse 20 der Führungshülse drehbar gelagert (Drehrichtung d) und kann somit neben der Verschieberichtung entlang der Längsachse 20 eine Drehbewegung um die Längsachse 20 durchführen. Wird der Kolben 25 entlang der Achse 20 nach oben verfahren, nimmt er entsprechend den Führungsbolzen 22 mit. Dieser durchläuft die schraubenförmige Führungsgleitschräge 21 und nimmt dabei den außerhalb der Führungshülse fest mit dem Führungsbolzen 14 innerhalb der Aufnahmeöffnung 27 verbundenen Schwenkarm 14 mit. Bei einer Längsverschiebung des Kolbens 25 resultiert dadurch eine Zwangsführung des Führungsbolzens 22 bzw. sukzessive des Schwenkarms 14 entlang der schraubenförmigen Führungsgleitschräge 21, sodass im Endergebnis der Schwenkarm 14 bei einer Längsverstellung des Kolbens 25 gegenüber der Zylinderkammer eine Verschiebebewegung entlang der Längsachse 20 und zusätzlich eine Schwenkbewegung um die Längsachse 20 durchführt. Bei einer Bewegung des Fahreinrichtung 6 HR zwischen der Ausschwenkstellung in die Einschwenkstellung ergibt sich dadurch gleichzeitig eine Höhenverstellung beziehungsweise eine Verstellung senkrecht zur Schwenkebene SE.
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Die 5a und 5b verdeutlichen den Bewegungsablauf der Schwenkvorrichtung 7. Die Baumaschine 1 ist in den 5a und 5b im Heckbereich hochgestellt, so dass der im Wesentlichen in einer Ebene 28 liegende Maschinenrahmen 4 um den Winkel α nach vorn gegenüber der Horizontalebene geneigt ist. Die nicht schwenkbare Fahreinrichtung 6 HL und die schwenkbar gelagerte hintere Fahreinrichtung 6 HR sind durch die jeweils ausgefahrene Hubsäule hochgestellt und stehen auf dem horizontalen Bodenuntergrund 27 auf. Der Höhenunterschied der beiden Fahreinrichtung 6 HL und 6 HR in Bezug auf eine Senkrechte entlang der Achse 20 zum Maschinenrahmen ist in 5a mit ΔH1 angegeben. In 5b gibt ΔH1 Höhenunterschied der feststehenden Fahreinrichtung 6 HL an und ΔH3 den Höhenunterschied der Fahreinrichtung 6 HR in der Einschwenkstellung zum Maschinenrahmen. In 5a ist die schwenkbare Fahreinrichtung 6 HR in der Ausschwenkstellung und in 5b in der Einschwenkstellung. Der Vergleich zwischen den 5a und 5b verdeutlicht, dass die Fahreinrichtung 6 HR beim Schwenken von der Ausschwenkstellung in 5a in die Einschwenkstellung in 5b eine Hubbewegung um die Strecke ΔH2 durchführt, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel die durch die Schräglage der Baumaschine 1 im Winkel α gegenüber dem Untergrund 27 beziehungsweise der Horizontalebene bedingte Höhendifferenz beim Schwenkvorgang automatisch ausgleicht, ohne dass dazu eine Höhenverstellung der beiden Hubsäulen an den Fahreinrichtungen 6 HR und 6 HR erforderlich ist. Durch die Hubbewegung der Fahreinrichtung 6 HR während des Schwenkvorgangs die durch das erfindungsgemäße Hub-Schwenkgetriebe 9 mit der Schwenkvorrichtung 7 erreicht wird, ist ein zusätzlicher Niveauausgleich der Höhenverstellung der Fahreinrichtung 6 HR um den Betrag ΔH3 beim Ein- und Ausschwenken nicht nötig.
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Das Hub-Schwenkgetriebe 9 ist ferner als Vier-Gelenkgetriebe ausgebildet und umfasst als weiteres Getriebeglied den Lenkerarm 15. Dieser bewirkt, dass das Fahreinrichtung 6 HR sowohl in der Einschwenkstellung als auch in der Ausschwenkstellung die gleiche Laufrichtung inne hat, wobei die Laufrichtung während des Schwenkvorgangs von der Laufrichtung in der jeweiligen Endstellung wenigstens teilweise abweicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 196316042 C2 [0002, 0003]
