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Die Erfindung betrifft einen Traktor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.
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Aus
EP 1 650 108 B1 ist ein gattungsgemäßer Traktor bekannt. Bei diesem Traktor ist jedem Vorderrad ein Querlenker zugeordnet. Der Querlenker ist jeweils mittels einer Schwenkachse an der Tragstruktur des Traktors schwenkbar gelagert, so dass die außen liegenden Bereiche der Querlenker und somit auch die Vorderräder Auf- und Abbewegungen vollziehen können. Zur Federung ist ein Hydraulikzylinder als Federelement mit dem Querlenker und der Tragstruktur verbunden. Bei dieser Einzelradaufhängung der Vorderräder kann im Falle des Überfahrens eines Hindernisses die Masse der gefederten Teile klein gehalten werden. Beim einseitigen Überrollen eines Hindernisses wird das andere Vorderrad nicht beeinflusst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Traktor mit einer raumsparenden Einzelradaufhängung der Vorderräder zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Gemäß Patentanspruch 1 weist der Traktor Vorderräder, Hinterräder und an der Tragstruktur des Traktors schwenkbar gelagerte Querlenker auf, welche jeweils einem Vorderrad zugeordnet sind. Je Vorderrad weist mindestens ein Querlenker einen Verbindungsabschnitt auf, welcher mit einer Torsionsfeder kraftschlüssig verbunden ist. Die Torsionsfeder wiederum weist einen Lagerabschnitt auf, welcher entlang der Federachse der Torsionsfeder vom Verbindungsabschnitt mit Abstand angeordnet ist. Dieser Lagerabschnitt der Torsionsfeder ist an der Tragstruktur gelagert. Auf diese Weise ist eine konstruktionstechnisch einfache und kostengünstige Schwenklagerung der Vorderräder an der Tragstruktur hergestellt. Neben der Schwenklagerung kann die Torsionsfeder aufgrund ihrer Federeigenschaften gleichzeitig die Funktion einer Federung des jeweiligen Vorderrades übernehmen. Die gefederte Lagerung des Vorderrades und somit auch die gesamte Vorderradaufhängung ist deshalb sehr raumsparend mit wenigen Bauteilen möglich.
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Im Falle eines Doppelquerlenkers mit einem unteren Lenker und einem oberen Lenker an einem Vorderrad können auch beide Lenker, also der untere Lenker und der obere Lenker, jeweils mittels einer Torsionsfeder in der vorbeschriebenen Weise an der Tragstruktur schwenkbar gelagert sein. Hierdurch kann die zu federnde Last auf zwei Federn verteilt werden. Die einzelne Torsionsfeder kann entsprechend kleiner und raumsparender dimensioniert werden.
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Vorzugsweise ist die Torsionsfeder als eine Drehstabfeder ausgebildet. Insbesondere handelt es sich hierbei um eine Rundstange. Deren Mittellängsachse entspricht üblicherweise der Federachse. Alternativ sind auch Rohre, Vierkantstäbe oder Pakete aus Flachstäben als Drehstabfedern denkbar. Derartige Drehstabfedern können kostengünstig als Meterware bereitgestellt werden. Für eine wirtschaftliche Fertigung bestehen die Drehstabfedern vorzugsweise aus Federstahl.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lagerabschnitt der Torsionsfeder bezüglich der Federachse verdrehbar bzw. verstellbar. Hierdurch kann außerhalb oder während des Betriebes des Traktors eine mechanische Vorspannung der Torsionsfeder und somit eine Niveauregulierung des Traktors erzielt werden. Somit unterstützt die Torsionsfeder in einer weiteren Funktion die Federung des Traktors mit wenigen Bauteilen und Komponenten.
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Die Verdrehbarkeit des Lagerabschnittes der Torsionsfeder ist vorzugsweise durch einen definierten maximalen Drehwinkel begrenzt. Hierdurch wird verhindert, dass die Torsionsfeder über ein definiertes maximales Vorspannmoment eingestellt werden kann und unerwünschten Belastungen ausgesetzt wird. Dabei kann der maximale Drehwinkel abhängig von der Dimensionierung der Torsionsfeder und den Anforderungen des jeweiligen Traktors individuell angepasst werden.
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Zur Unterstützung einer funktionssicheren Verdrehung der Torsionsfeder ist eine Drehposition bzw. sind einzelne Drehpositionen des Lagerabschnittes der Torsionsfeder vorzugsweise arretierbar, wobei diese Arretierung wieder lösbar ist. Insbesondere ist der Lagerabschnitt in jeder beliebigen Drehposition eines definierten zulässigen Drehbereichs arretierbar, wobei diese Arretierung wieder lösbar ist. Dabei erstreckt sich der definierte zulässige Drehbereich beispielsweise von einer Drehposition ohne Vorspannung bis zu einer Drehposition, welche dem definierten maximalen Drehwinkel entspricht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Antriebsvorrichtung für eine anwenderfreundliche Handhabung der Verdrehung der Torsionsfeder vorgesehen. Diese Antriebsvorrichtung ist vorzugsweise mit einem Federlager (z.B. eine mit dem Lagerabschnitt kraftschlüssig verbundene Hülse oder dergleichen) gekoppelt, wobei das Federlager an einem mit der Tragstruktur fest verbundenen Lagergehäuse drehbar gelagert ist. Das Federlager und/oder das Lagergehäuse ist in Längsrichtung des Traktors insbesondere vor oder hinter dessen Vorderachse angeordnet.
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Die Antriebsvorrichtung weist insbesondere einen Elektromotor und/oder eine Hydraulik auf. Der Elektromotor kann mit einem nachgeschalteten Untersetzungsgetriebe (insbesondere selbsthemmend) kombiniert sein. Die Hydraulik enthält vorzugsweise mindestens einen geeigneten Hebelarm und/oder mindestens einen hydraulischen Zylinder, insbesondere auch in Gestalt eines hydraulischen Rotations- oder Schwenkzylinders.
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Die Federachse der Torsionsfeder ist vorzugsweise längs, insbesondere parallel zur Längsrichtung des Traktors, angeordnet. Hierdurch können im Vergleich zu quer angeordneten Torsionsfedern bedarfsweise größere Federlängen bereitgestellt werden mit einem entsprechend größeren maximalen Verdrehwinkel der Torsionsfeder.
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In weiteren Ausführungsformen können geeignete Feder- und/oder Dämpferelemente zwischen der Torsionsfeder (bzw. mehreren Torsionsfedern) und der Tragstruktur wirksam sein, um die Vorderradaufhängung hinsichtlich ihrer Steifigkeits- und/oder Dämpfungseigenschaften zu verbessern.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorderradaufhängung weist eine in Querrichtung des Traktors wirksame Stabilisatorvorrichtung für eine Wankstabilisierung der Vorderradaufhängung auf. Dabei ist ein erstes Wirkende der Stabilisatorvorrichtung mit dem Querlenker gelenkig verbunden. Ein zweites Wirkende der Stabilisatorvorrichtung ist mit einer an der Tragstruktur angeordneten Gelenkvorrichtung gelenkig verbunden.
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Für die gelenkige Verbindung zwischen dem ersten Wirkende der Stabilisatorvorrichtung und dem Querlenker ist vorzugsweise ein hebelartiger Lenker-Ausleger vorgesehen, der (vorzugsweise in der Nähe der Lenker-Schwenkachse) mit dem Querlenker verbunden ist. Dieser Lenker-Ausleger ist mit dem Querlenker fest verbunden (z.B. mittels Befestigungsmittel starr oder als einstückiger Bestandteil des Querlenkers). Der Lenker-Ausleger ist insbesondere derart konstruiert, dass er ausgehend von dem Querlenker mit seinem freien Hebelende nach unten, also in Richtung der Fahrbahnebene, ausgerichtet ist.
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Die Stabilisatorvorrichtung enthält insbesondere mindestens ein Federelement mit einer in Querrichtung des Traktors wirksamen Federkraft. Hierdurch lässt sich das Wanken der Vorderradaufhängung bzw. der Vorderachsfederung bei Kurvenfahrt reduzieren. Das mindestens eine Federelement ist insbesondere zwischen dem ersten und dem zweiten Wirkende der Stabilisatorvorrichtung angeordnet.
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Weiterhin vorzugsweise ist mindestens ein in Querrichtung des Traktors wirksames Dämpferelement (z.B. hydraulischer Dämpfer) vorgesehen. Hierdurch kann eine effiziente Schwingungsdämpfung der gesamten gefederten Vorderachse des Traktors erzielt werden. Vorteilhaft kann dabei auch eine Dämpfung der Stabilisatorfunktion der Stabilisatorvorrichtung erreicht werden. Das mindestens eine Dämpferelement ist insbesondere raumsparend unter der Tragstruktur angeordnet.
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Dieses mindestens eine Dämpferelement ist in einer bevorzugten Ausführung Bestandteil der Stabilisatorvorrichtung und parallel zu dem oder den Federelement(en) der Stabilisatorvorrichtung angeordnet, d.h. insbesondere zwischen dem ersten Wirkende und dem zweiten Wirkende der Stabilisatorvorrichtung wirksam. Vorteilhaft bewirkt diese Stabilisatorvorrichtung eine Dämpfung ihrer Stabilisatorfunktion bei gleichzeitig raumsparender Konstruktion.
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Alternativ ist das mindestens eine Dämpferelement unabhängig von der Stabilisatorvorrichtung zwischen dem Querlenker und der Tragstruktur gelenkig verbunden angeordnet. Für die gelenkige Verbindung zwischen dem Querlenker und dem Dämpferelement kann wiederum ein mit dem Querlenker verbundener hebelartiger Lenker-Ausleger vorgesehen sein. Er kann ähnlich oder identisch zu dem oben genannten Lenker-Ausleger (zur Anlenkung der Stabilisatorvorrichtung) ausgebildet sein, ist jedoch von diesem oben genannten Ausleger – sofern dieser oben genannte Ausleger bei der jeweiligen Ausführungsform vorhanden ist – in Längsrichtung des Traktors beabstandet am Querlenker angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausführung weist die Gelenkvorrichtung, welche das zweite Wirkende der Stabilisatorvorrichtung mit der Tragstruktur verbindet, einen entlang der Querrichtung etwa mittig an der Tragstruktur drehbar gelagerten Hebelarm auf, dessen freies Hebelende mit dem zweiten Wirkende der Stabilisatorvorrichtung gelenkig verbunden ist.
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Eine besonders wirksame Wankstabilisierung wird erzielt, wenn zwei Stabilisierungsvorrichtungen vorgesehen sind, welche mit ihrem zweiten Wirkende jeweils mit der Gelenkvorrichtung gelenkig verbunden sind. Hierzu weist die Gelenkvorrichtung zwei Hebelarme auf, deren freie Hebelenden in Längsrichtung des Traktors voneinander mit Abstand bzw. einander abgewandt angeordnet sind. Jedes freie Hebelende ist mit dem zweiten Wirkende einer der beiden Stabilisatorvorrichtungen gelenkig verbunden. Gleichzeitig ist das erste Wirkende jeder Stabilisatorvorrichtung mit jeweils einem Querlenker gelenkig verbunden. Diese beiden Querlenker sind in Querrichtung des Traktors einander gegenüberliegend angeordnet, d.h. sie sind jeweils einem anderen Vorderrad der Vorderachse des Traktors zugeordnet.
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Für eine raumsparende Konstruktion und effiziente Hebelwirkung sind die Hebelarme der Gelenkvorrichtung in ihrer Ruhestellung, d.h. außerhalb einer wankstabilisierenden Stellung, vorzugsweise parallel zur Längsrichtung des Traktors angeordnet.
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Der Querlenker ist vorzugsweise Bestandteil eines sogenannten Doppelquerlenkers, d.h. er kann als ein oberer Lenker oder als ein unterer Lenker ausgebildet sein. Die oben beschriebene Funktion einer Federung mittels der Torsionsfeder ist im Falle eines Doppelquerlenkers in einer bevorzugten Ausführung zumindest am unteren Lenker realisiert. Wie bereits erwähnt, hat die Realisierung der Federungs-Funktion mittels jeweils einer Torsionsfeder sowohl am unteren als auch am oberen Lenker den Vorteil, dass die zu federnde Last auf zwei Federn verteilt werden kann.
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Die Funktion der beschriebenen Wankstabilisierung und gegebenenfalls deren Dämpfung ist im Falle einer Radachse mit Doppelquerlenkern vorzugsweise nur an den unteren Lenkern der Vorderachse realisiert. Die Bauteile der Wankstabilisierung und gegebenenfalls deren Dämpfung können dann im Wesentlichen unterhalb der unteren Lenker angeordnet werden, ohne die Anordnung und Montage anderer Bauteile der Federung bzw. Radaufhängung zu beeinträchtigen.
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In einer entsprechend abgewandelten Ausführung kann die beschriebene Einzelradaufhängung für Vorderachsen von Traktoren auch auf andere landwirtschaftliche Fahrzeuge oder Schwerlast-Fahrzeuge (z.B. Erntemaschinen, Bagger) angewendet werden. In bestimmten Fällen und entsprechender Abwandlung ist eine Anwendung der beschriebenen Einzelradaufhängung auch auf Hinterachsen möglich.
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Die Erfindung wird anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Der hier im Einzelnen nicht dargestellte Traktor weist eine Vorderradaufhängung 10 auf. Die noch zu beschreibenden Einzelteile der Vorderradaufhängung 10 sind in der Figur schematisch dargestellt. Mit anderen Worten ist die Vorderradaufhängung 10 in der Figur eine schematische Prinzipdarstellung. Der Traktor weist in üblicher Weise hier nicht explizit dargestellte Vorder- und Hinterräder auf. Den Vorderrädern ist jeweils ein Querlenker 12 zugeordnet. Die beiden Querlenker 12 sind folglich bezüglich einer in Längsrichtung 14 verlaufenden Längsachse 16 des Traktors – entlang seiner Querrichtung 18 betrachtet – auf gegenüberliegenden Seiten dieser Längsachse 16 angeordnet.
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Die Querlenker 12 können Bestandteil einer einfachen Querlenker-Anordnung oder einer Doppelquerlenker-Anordnung sein. Im Falle einer Doppelquerlenker-Anordnung handelt es sich bei den dargestellten Querlenkern 12 um die unteren Querlenker, d.h. entlang der Hochrichtung 20 des Traktors betrachtet oberhalb der Querlenker 12 sind weitere, hier nicht dargestellte Lenker (obere Querlenker) vorhanden.
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Jeder Querlenker 12 ist an der Tragstruktur 22 des Traktors schwenkbar gelagert. Zu diesem Zweck weist der Querlenker 12 einen Verbindungsabschnitt 24 für eine kraftschlüssige Verbindung mit einer vorzugsweise als Drehstabfeder ausgebildeten Torsionsfeder 26 auf. Die Torsionsfeder 26 enthält einen Lagerabschnitt 28, der entlang ihrer Federachse 30 vom Verbindungsabschnitt 24 abgewandt angeordnet ist. Die Federachse 30 verläuft parallel zur Längsrichtung 14. Mittels des Lagerabschnittes 28 ist die Torsionsfeder 26 an der Tragstruktur 22 gelagert. Somit ist der Querlenker 12 bezüglich der Federachse 30 an der Tragstruktur 22 schwenkbar gelagert und das zugeordnete Vorderrad kann entlang der Hochrichtung 20 auf und ab bewegt werden.
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Der Lagerabschnitt 28 der Torsionsfeder 26 ist bezüglich der Federachse 30 verstellbar bzw. verdrehbar. Hierzu ist der Lagerabschnitt von einem hülsenartigen Federlager 32 kraftschlüssig umgeben. Das Federlager 32 wiederum ist an einem mit der Tragstruktur 22 fest verbundenen Lagergehäuse 34 drehbar gelagert. Das Federlager 32 ist mit einer Antriebsvorrichtung 36 zur Verstellung bzw. Verdrehung der Torsionsfeder 26 in einer geeigneten Weise gekoppelt. In einer bevorzugten Ausführung weist die Antriebsvorrichtung 36 einen Elektromotor und ein nachgeschaltetes Untersetzungsgetriebe für die Verdrehung auf. Vorzugsweise ist die Verdrehbarkeit des Lagerabschnittes 28 durch einen definierten maximalen Drehwinkel begrenzt, insbesondere um eine definierte Höchstbelastung der Torsionsfeder 26 einzuhalten. Diese Begrenzung kann beispielsweise durch eine entsprechende automatische Ansteuerung der Antriebsvorrichtung 36 und/oder durch mechanische Anschlagmittel zwischen dem Federlager 32 einerseits und dem Lagergehäuse 34 bzw. der Tragstruktur 22 andererseits realisiert sein. Eine mittels der Antriebsvorrichtung 36 eingestellte Drehposition des Lagerabschnittes 28 der Torsionsfeder 26 ist arretierbar, d.h. feststellbar. Vorzugsweise erfolgt diese Arretierung durch die Antriebsmittel der Antriebsvorrichtung 36 selbst. Außerdem ist eine arretierte Drehposition des Lagerabschnittes 28 auch wieder lösbar, um die Drehposition zu verändern.
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Die Vorderradaufhängung 10 umfasst auch zwei Stabilisatorvorrichtungen 38 zur Wankstabilisierung der Vorderachsfederung. Die Stabilisatorvorrichtungen 38 sind in Querrichtung 18 wirksam und weisen jeweils ein erstes Wirkende 40 und ein zweites Wirkende 42 auf. Das erste Wirkende 40 ist mit dem Querlenker 12 gelenkig verbunden. Diese Gelenkverbindung 44 ist an dem Freiende eines Lenker-Auslegers 46 angeordnet. Der Lenker-Ausleger 46 befindet sich nahe der Lenker-Schwenkachse 48 und ist mit dem Querlenker 12 starr verbunden. Der Lenker-Ausleger 46 ist mit seinem freien Hebelende ausgehend von einer gedachten Ebene des Querlenkers 12 in Hochrichtung 20 nach unten, also in Richtung der Fahrbahnebene, ausgerichtet. Die Lenker-Ausleger 46 der beiden Querlenker 12 sind in Längsrichtung 14 versetzt angeordnet, d.h. der eine Lenker-Ausleger 46 ist weiter vorne und der andere Lenker-Ausleger 46 weiter hinten positioniert.
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Das zweite Wirkende 42 der Stabilisatorvorrichtung 38 ist mit einer an der Tragstruktur 22 angeordneten Gelenkvorrichtung 50 gelenkig verbunden. Diese Gelenkvorrichtung 50 weist zwei Hebelarme 52 auf, welche bezüglich der Querrichtung 18 etwa mittig an der Tragstruktur 22 drehbar gelagert sind. In der dargestellten Ruhestellung (außerhalb einer wankstabilisierenden Stellung) sind die Hebelarme 52 parallel zur Längsrichtung 14 angeordnet. Die freien Hebelenden der beiden Hebelarme 52 sind in Längsrichtung 14 voneinander abgewandt angeordnet und jeweils mit dem zweiten Wirkende 42 einer der beiden Stabilisatorvorrichtungen 38 gelenkig verbunden.
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Beispielsgemäß besteht die Stabilisatorvorrichtung 38 aus einer Feder-Dämpfer-Anordnung. Sie weist ein Federelement 54 mit einer in Querrichtung 18 wirksamen Federkraft und parallel dazu ein in Querrichtung 18 wirksames Dämpferelement 56 auf. In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführung weist die Stabilisatorvorrichtung 38 lediglich ein oder mehrere Federelemente auf. Bei einer solchen Ausführung können ein oder mehrere Dämpferelemente dann an einer anderen Position als die Stabilisatorvorrichtung zwischen den Querlenkern 12 und der Tragstruktur 22 angelenkt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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