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Die Erfindung bezieht sich auf ein geländegängiges Fahrzeug mit einen Fahrzeugrahmen und einem an den Fahrzeugrahmen gekoppelten mit wenigstens einer um eine Drehachse drehbaren Pendelschwinge, an deren Enden wenigstens jeweils ein Fahrzeugrad gelagert ist.
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Geländegängige Fahrzeuge der im Oberbegriff beschriebenen Art sind seit langem bekannt und kommen beispielsweise in der Land- und Forstwirtschaft zum Einsatz. Ein typischer Vertreter solcher Fahrzeuge ist durch
DE 41 25 603 A1 offenbart worden. Diese Schrift zeigt eine selbstfahrende Landmaschine, deren Fahrwerk eine frontseitige Achse mit zwei endseitig gelagerten Pendelschwingen umfasst, welche jeweils zwei tandemartig angeordnete Fahrzeugräder tragen. Die Bodendruckkraft überträgt sich entsprechend der Hebelverhältnisse an der Pendelschwinge. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein innerhalb der Pendelschwingen angeordneter Kettentrieb vorgesehen. An einem Ende der Pendelschwinge ist ein doppelwirkender hydraulischer Arbeitszylinder angeordnet, welches mit dem das Chassis der Landmaschine verbunden ist, so dass nach Bedarf die vorderen oder hinteren Fahrzeugräder der frontseitigen Achse abgesenkt oder behoben werden können. Die Pendelschwinge selbst wird nicht angetrieben.
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Weiterhin wird auf die Schrift
DE 26 16 152 A1 verwiesen, welche ein Fahrwerk mit zwei Räder-Paaren zeigt, wobei jedes der Räder-Paare zwei tandemartig angeordnete, an einem starren Verbindungsglied gelagerte Fahrzeugräder umfasst. Das Verbindungsglied ist um eine senkrecht zur Längsausrichtig des Geländefahrzeugs angeordnete und zwischen den Fahrzeugrädern liegende Querachse schwenkbar angeordnet. Allerdings kann sich das Verbindungsglied nur passiv an Bodenunebenheiten anpassen.
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Nachteilig an den bekannten geländegängigen Fahrwerken ist, dass sie lediglich auf einer passive Anpassung an Bodenunebenheiten basieren. Dabei bewegen sich alle im Einsatz befindlichen Räder gegenüber dem Untergrund. Etwaige im Weg befindliche Hindernisse müssen somit überrollt werden. Ein solches Überrollen ist jedoch nur bis zu einem bestimmten Verhältnis von Hindernishöhe zu Raddurchmesser möglich. Spätestens wenn die Höhe des Hindernisses den Radius eines sich vor diesem Hindernis befindlichen Rades übersteigt, kann das Hindernis nicht mehr überfahren werden.
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Weiterhin haben die Räder auch schon bei kleineren Hindernissen die Tendenz eine Schlupfbewegung auszuführen. Unter Schlupf ist dabei das Verhältnis der Drehzahl eines angetriebenen Rades zu der eines (hypothetischen) nicht angetriebenen und daher formschlüssig mitlaufenden Rades zu verstehen. Es ist eine physikalische Gesetzmäßigkeit, dass sich dann, wenn Antriebs- oder Bremskräfte auf ein Rad übertragen werden, ein zumindest geringer, von null verschiedener Schlupfwert einstellt. Wird das Rad so stark angetrieben oder gebremst, dass die maximale Haftreibungskraft überschritten wird, wächst der Schlupf, bis es zu einem unkontrollierten Durchdrehen bzw. Rutschen/Blockieren der Rädern kommen kann
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Der genannte Schlupf wirkt sich nicht nur negativ aus, wenn ein angetriebenes Rad auf ein Hindernis trifft, sondern auch dann, wenn das Fahrwerk auf matschigen oder moorigen Böden zum Einsatz kommt. In solchen Fällen kann sich das Fahrwerk, bzw. dessen Räder, vereinfacht gesagt, in den Untergrund eingraben, indem bei der Überfahrt der Untergrund zunächst verdichtet und dann in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit zu den Seiten und insbesondere auch noch vorne geschoben wird. Vor den Rädern kann sich so eine Art Wall aufbauen, der schließlich zum vollständigen Durchdrehen der Räder führt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein geländegängiges Fahrzeug der vorgenannten Art zu konzipieren, das die genannten Nachteile überwindet.
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Diese Aufgabe wird durch ein geländegängiges Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Ein entscheidender Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die beiden Antriebe so zusammenwirken können, dass das Aufstandsrad bei Drehung der Pendelschwinge um deren Drehachse an einem Aufstandspunkt fixiert wird. Vorzugsweise ist die Drehachse der Pendelschwinge so angeordnet, dass die Drehachsen der beiden an den Enden der Pendelschwinge angeordneten Räder einen gleich großen Abstand zur Drehachse der Pendelschwinger aufweisen.
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Bei Drehung der Pendelschwinge um deren Drehachse führt das Aufstandsrad somit gegenüber dem Untergrund keine Drehbewegung aus und weist deshalb auch keinen Schlupf aus. Dieser Effekt wird erreicht, indem sowohl die Pendelschwinge als auch die Fahrzeugräder gegenläufig angetrieben werden. Dabei wird der Abrollweg des Fahrzeugrades (bei Drehung der Pendelschwinge) durch eine entgegengesetzte Drehbewegung der Fahrzeugräder selbst ausgeglichen.
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Das erfindungsgemäße Fahrwerk kann sowohl in einem Modus eingesetzt werden, in dem beide auf einem Pendel befindlichen Räder sich analog zu herkömmlichen Fahrwerken gleichsinnig drehen (Fahrmodus), als auch in einem Modus, in dem das Pendel und die Räder gegenläufig angetrieben werden und die Räder selbst gegenüber dem Untergrund keine Drehbewegung durchführen (Geländemodus). Darüber hinaus ist es auch möglich, das Pendel und die Räder gleichsinnig anzutreiben und somit sowohl das Pendel um seine Drehachse zu drehen und die Räder nicht an ihrem Aufstandspunkt festzusetzen, sondern ebenfalls vor- oder rückwärts zu bewegen (kombinierter Modus).
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Das erfindungsgemäße Konstruktionsprinzip lässt sich grundsätzlich auf ein- oder mehrspurige Fahrzeuge anwenden.
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Als einspuriges Fahrzeug kommt beispielsweise eine Art Motorrad in Betracht.
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Besonders bevorzugt ist die Anwendung bei zweispurigen Fahrzeugen mit einer Achse (beispielsweise einer Sackkarre) oder mehreren Achsen (beispielsweise einer Landmaschine oder einem Forst- oder Militärfahrzeug. Die erfindungsgemäßem Pendelschwingen können zudem auf einer oder auch auf mehreren Achsen des Fahrzeugs, beispielsweise sowohl auf einer Hinter- als auch auf einer Vorderachse eingesetzt sein.
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Der besondere Effekt des Fahrwerks zeigt sich darin, dass bei Aktivierung eine Art „schreitende Bewegung“ durchgeführt wird. Bei der Vorwärtsbewegung entsteht keine durchgängige Spur, sondern es entsteht eine Reihe von aufeinanderfolgenden Abdrücken. Die Abdrücke entsprechenden bei der Vorwärtsbewegung still stehenden Radaufstandsflächen: Bei Drehung des Pendels stützt sich zunächst das in Fahrtrichtung vordere Rad ab. Gleichzeitig beginnt das hintere Rad sich vom Untergrund abzuheben und wird um die Pendeldrehachse soweit gedreht, bis es auf einen Untergrund trifft, auf dem es sich abstützen kann.
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Befindet sich vor dem Fahrzeugrad kein Hindernis, wird das Pendel um ca. 180° gedreht und das vormals hintere Rad setzt vor dem vormals vorderen Rad auf und übernimmt dessen Rolle. Das aufsetzende Rad verursacht an seiner Aufstandsfläche einen Abdruck. Das Pendel kann beliebig weit, beziehungsweise beliebig oft um seine Drehachse gedreht werden. Vereinfacht gesagt können beliebig viele Schritt-Bewegungen nacheinander durchgeführt werden.
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Besonders effektiv sind die genannten Schrittbewegungen auch beim Erklimmen von Treppenstufen: Beispielsweise ist es mit dem erfindungsgemäßen Fahrwerk, angebaut an eine Sackkarre, möglich, einen schweren Gegenstand, beispielweise eine Waschmaschine, über eine Treppe zu transportieren. Der Bediener der Sackkarre muss weder bei Aufwärtsfahrt noch bei Abwärtsfahrt eine Hubkraft ausüben. Es ist vielmehr ausreichend, wenn die erfindungsgemäße Sackkarre so ausbalanciert wird, dass sie nicht umfällt. Dabei kann die für das Ausbalancieren erforderliche Koordination durch den Einsatz von Sensoren unterstützt werden um ein Umfallen oder Abstürzen der Sackkarre auszuschließen.
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In der Forstwirtschaft ist es mit dem erfindungsgemäßen Fahrwerk beispielsweise möglich bis unmittelbar an ein Hindernis, beispielsweise einen Baumstamm, heranzufahren und dann den Geländemodus zu aktivieren. Das vordere Rad stützt sich dann gegen den Untergrund ab und bewegt sich nicht nach vorne. Es übt auch keine Druckkraft gegen den vor dem Rad befindlichen Baumstamm aus. Das hintere Rad wird mittels des Pendels so weit gedreht, bis es sich auf dem Baumstamm abstützt. In dieser Position übt das aufsetzende Rad eine reine Druckkraft auf den Baumstamm auf. Das aufgesetzte Rad ist durch den Widerstand der Aufstandsfläche, also den Baumstamm, fixiert. Bei Fortsetzen der Pendeldrehung wird nunmehr das vor dem Baumstamm befindliche Rad ausgehoben und über das auf dem Baumstamm aufsitzende Rad hinwegbewegt und zwar so weit, bis es sich wiederum gegen einen Untergrund abstützen kann. Ist das der Fall, wird wiederum das jetzt hintere Rad ausgehoben und mittels des Pendels gedreht.
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In der Landwirtschaft, beispielsweise im Ernteeinsatz auf einem durch Regen bzw. Wasser aufgeweichten Getreidefeld, kann ein Mähdrescher mit einem erfindungsgemäßen Fahrwerk eine Vorwärtsbewegung ohne Drehung der Räder und damit auch ohne Schlupf durchführen. Wie weiter oben bereits beschrieben führen bei Aktivierung des Geländemodus die beiden je Pendel angebrachten eine schreitende Bewegung durch. Hierdurch reduziert sich die Bodenbelastung und die Gefahr, dass der der Mähdrescher sich im nassen Untergrund festfährt.
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Die Pendelschwinge kann mechanisch, elektrisch oder fluidisch, vorzugsweise über einen hydraulischen, in einer Ankerplatte fest gelagerten Antriebsmotor in Drehung versetzt werden.
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Als Ankerplatte kann eine kreisringförmige Scheibe vorgesehen sein, welche wenigstens eine, vorzugsweise zwei an ihrer Peripherie angeordnete Bremszangen umfasst. Die Ankerplatte kann einen Innenkragen umfassen. Die Ankerplatte stellt somit eine ortsfest angebrachte Halterung für den Antriebsmotor dar.
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Vorzugsweise weist der Antriebsmotor ein Antriebsritzel auf, welches in eine Innenverzahnung einer ringförmigen Bremsscheibe eingreift, welche vorzugsweise direkt oder indirekt an einem Gehäuse der Pendelschwinge angebracht ist. Der Antriebsmotor, das Antriebsritzel und die besagten Innenverzahnung an der Bremsscheibe bilden somit einen Antrieb aus, mittels dessen die Pendelschwinge in eine Drehbewegung versetzt werden kann. Dieser Pendelschwingenantrieb wird im Folgenden als erster Antrieb bezeichnet.
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Die Bremsscheibe kann in Form einer kreisringförmige Scheibe mit einem Innenkragen, welcher eine Innenverzahnung für ein Antriebsritzel umfasst ausgebildet sein. Der Umfang der Bremsscheibe ist vorzugsweise kleiner als der Umfang der Ankerplatte, so dass die Bremszangen der Ankerplatte eine Reibungskraft auf die Bremsscheibe ausüben können. Die Bremsscheibe kann mit einer fest am Gehäuse der Pendelschwinge angeordneten, beispielsweise zusammenverschweißten Aufnahmeplatte abnehmbar verbunden sein.
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Die Bremszange kann grundsätzlich immer fest angezogen sein, so dass der erste Antrieb nur dann zum Einsatz kommt, wenn der Geländemodus zum Einsatz kommt und die Pendelschwinge gedreht werden soll. Wird die Bremszange gelöst dreht der Antriebsmotor das Antriebsritzel und damit die ganze Pendelschwinge. Umgekehrt ist es ebenfalls möglich, dass die Bremszange grundsätzlich gelöst ist und der erste Antrieb dann eine das Pendel dreht, wenn die Bremszange fest angezogen ist.
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Die Drehbewegung der Räder wird über einen vom Pendelschwingenantrieb unabhängigen weiteren Antrieb erzeugt, der im Folgenden als zweiter Antrieb bezeichnet wird. Der erste Antrieb dreht somit die Pendelschwinge und der zweite Antrieb die Räder.
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Vorzugsweise umfasst der zweite Antrieb eine koaxial zur Drehachse der Pendelschwinge angeordnete Antriebswelle sowie ein Ketten- oder Zahngetriebe, welches vorzugsweise im Gehäuse der Pendelschwinge angeordnet ist. Der Vorteil dieser Getriebe liegt darin, dass sich die relativen Drehungen von Schwinge und Rädern durch die Auswahl geeigneter Größen der Zahn-bzw. Kettenräder für das Getriebe einfach steuern lässt. Zur Erreichung des erfindungsgemäßen Effekts, nämlich der Unterbindung einer Fortbewegung des Aufstandsrades gegenüber dem Untergrund, ist es wesentlich, dass die durch die Drehung des Pendels erzeugte Abrollbewegung des Aufstandsrades durch einen gegenläufigen Antrieb des Aufstandsrades exakt kompensiert wird.
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Das Kettengetriebe kann zwei Einzel-Kettengetriebe umfassen, von denen das eine Kettengetriebe das eine am Ende der Pendelschwinge angeordnete erste Fahrzeugrad antreibt. Das andere Kettengetriebe treibt dementsprechend das am anderen Ende der Pendelschwinge angeordnete zweite Fahrzeugrad an. Um diesen Doppel-Kettenantrieb zu realisieren ist jeweils ein Kettenrad eines Antriebes auf der Antriebswelle gelagert und das andere Kettenrad auf einer Welle gelagert, die ein Fahrzeugrad trägt. Vorzugsweise erfolgt der Kettenantrieb mittels einer Rollenkette.
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Soweit ein Zahngetriebe vorgesehen ist, kann dieses ein koaxial zur Antriebswelle angeordnetes mittleres Zahnrad sowie zwei an den die Fahrzeugräder tragende Wellen gelagerte Zahnräder umfassen. Zwischen dem Zahnrad auf der Antriebswelle und den beiden Zahnräder auf den Radwellen ist bei diesem Zahngetriebe jeweils ein Zwischenrad vorgesehen. Die beiden Zwischenräder bewirken, dass die Drehrichtung des auf der Antriebswelle gelagerten Zahnrades und die Drehrichtung der beiden auf den Radwellen gelagerten Zahnräder gleich sind.
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Alternativ zu dem genannten Ketten- oder Zahngetriebe ist auch ein unmittelbarer Antrieb der Räder durch Radmotoren möglich. Bei Einsatz eines solchen Antriebes kann mit geeigneten Sensoren die Drehbewegung des Rades gemessen und der Antrieb so eingestellt werden, dass wiederum der Radantrieb die durch den Pendelantrieb bewirkte Abrollbewegung exakt kompensiert.
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Die Pendelschwinge und Antrieb gemäß Erfindung kann an einem Achstrichter eines Schleppers einmontiert sein. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse der Pendelschwinge eine an den Achstrichter angepasste Ausnehmung umfassen, in die der Achstrichter mit der Antriebswelle eingreift, wobei die letztere innerhalb der Ausnehmung, vorzugsweise über eine Verschraubung festlegbar ist. Optional kann die am Achstrichter angeordnete Antriebswelle nach außen verlängert sein, so dass ein zusätzliches Fahrzeugrad zwecks Spurverbreiterung eingesetzt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführung eines zweiachsigen Fahrzeuges umfasst das Fahrwerk wenigstens zwei einen veränderbaren Radstand bildende Fahrzeugachsen, welche über wenigstens einen Antriebsstrang miteinander, vorzugsweise gelenkig verbunden sind. Durch die Option, den Radstand, also den Abstand von Vorderachse zu Hinterachse, zu verändern lässt sich das Fahrzeug an unterschiedliche Bedingungen anpassen. Eine Verkleinerung des Radstandes reduziert auch die Größe des Wendekreises und erhöht damit die Wendigkeit des Fahrzeuges. Ein kurzer Radstand ist deshalb insbesondere im Arbeitseinsatz interessant. Dagegen verbessert ein großer Radstand die Laufruhe, insbesondere auch bei höheren Geschwindigkeit, und ist deshalb für schnellere Straßenfahrt besonders geeignet.
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Zur Veränderung des Radstandes weist der Antriebsstrang vorzugsweise wenigstens einen Hydraulikzylinder mit einer Kolbenstange auf.
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Vorzugsweise sind an wenigstens einer Fahrzeugachse und/oder am Hydraulikzylinder des Antriebsstranges elastomere Stoßdämpfer bzw. Stabilisatoren vorgesehen sind. Mittels der Stoßdämpfer werden auf das Fahrwerk einwirkende Lastspitzen reduziert. Weiterhin können im Bereich der Pendelschwinge Stabilisatorhebel vorgesehen sein, mit denen die Drehung der Ankerplatte um die Drehachse in einem vorbestimmten Winkelbereich gehalten werden kann.
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Die Pendelschwingen gemäß Erfindung können an einem Fahrwerk mit einem festgelegten oder veränderbaren Radstand eingesetzt sein. Bei dem veränderbaren Radstand kommen auch elastomere Stoßdämpfer in Frage, welche in ein teleskopisch ausziehbares Verbindungselement der Fahrzeugachsen einmontiert werden können. Das Verbindungselement kann als ein Ausziehelement umfassend ein Hydraulikzylinder mit Kolbenstange vorliegen. Die Stoßdämpfer können die auf den Hydraulikzylinder wirkenden Kräfte und Schwingungen aufnehmen.
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Zur Bestimmung des Drehwinkels der Pendelschwinge um die Drehachse kann eine Sensoreinrichtung vorgesehen sein, welche an wenigstens einen an der Ankerplatte befindlichen Sensoren angeschlossen sind, mit denen beispielsweise Löcher in der Bremsscheibe abgetastet werden. Die Sensoren zur Erfassung der Bremsscheibenstellung gegenüber der Ankerplatte können auch an der Bremsscheibe vorgesehen sein. Mit der Sensoreinrichtung können vordefinierte Stellungen der Pendelschwinge gegenüber dem Rahmenrohr (z. B. langer Radstand, kurzer Radstand, Fahrwerkshöhe) mittels eines Knopfdruckes angefahren werden. Weiterhin können die Messwerte zum Abgleich mit Sicherheitsparametern dienen und bestimmte Stellungen unter vordefinierten Bedingungen verhindern bzw. ausschließen.
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Es können Vorgaben gemacht werden, dass in bestimmten Fällen aus Sicherheitsgründen bestimmte Drehbewegungen nicht ausgeführt werden können, sondern gestoppt werden. Wenn der Schwerpunkt des Gesamtfahrzeuges sich bei Hangfahrt beispielsweise so verlagert, dass das Fahrzeug umzukippen droht, kann oder muss die Drehbewegung der Pendelschwinge gestoppt werden.
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Die Einstellung des Radstandes und damit der Pendelschwingen kann mit einer Steuereinrichtung vorgenommen werden, mit der die Lage der Kolbenstange im Hydraulikzylinder sowie die Winkellage der Fahrzeugsachse gegenüber dem Ausziehelement verändert werden kann. Es können auf Knopfdruck auch bestimmte Bewegungskombinationen aufgerufen werden. Beispielsweise für Straßenfahrt langer Radstand zur Erhöhung des Fahrkomforts und im Gelände kurzer Radstand zur Erhöhung der Wendigkeit des Fahrzeuges.
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Das Fahrzeug mit der Pendelschwinge gemäß Erfindung kann auf einem glatten oder zerklüfteten Gelände (hier beispielsweise auch als „Roboterfahrzeug“ ohne Fahrer, z. B. Minensucher) und als angetriebene Treppenkarre bzw. Kranken-Transportkarre (Treppenhaus ohne Fahrstuhl) eingesetzt werden. Es ist auch nicht ausgeschlossen, die erfindungsgemäße Lösung bei Weltraumfahrzeugen, die auf der Oberfläche von Himmelskörpern bewegt werden sollen, einzusetzen.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei ist zu beachten, dass die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
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Die Figuren zeigen:
- 1: eine Landmaschine mit Fahrwerk aufweisend Pendelschwingen, in einer schematischen Seitenansicht;
- 2: ein geländegängiges Fahrzeug vom Quad-Typ, ebenso in einer schematischen Seitenansicht;
- 3a: eine Pendelschwinge mit Kettenantrieb der Fahrzeugräder und mit einer Bremsscheibe, in einer schematischen Ansicht auf ein Gehäuse der Pendelschwinge;
- 3b: eine Pendelschwinge mit Zahnantrieb der Fahrzeugräder und mit einer Bremsscheibe, in einer schematischen Ansicht auf ein Gehäuse der Pendelschwinge;
- 4: die Pendelschwinge gemäß 3a mit einer Antriebswelle und Ankerplatte, in einer schematischen Draufsicht auf die Pendelschwinge und Fahrzeugräder;
- 5a: eine andere Ausführungsform der Pendelschwinge mit Kettenantrieb, angekoppelt an einen Achstrichter, in einer schematischen Draufsicht auf die Pendelschwinge und Fahrzeugräder;
- 5b: eine andere Ausführungsform der Pendelschwinge mit Zahnantrieb, angekoppelt an einen Achstrichter, in einer schematischen Draufsicht auf die Pendelschwinge und Fahrzeugräder;
- 6: eine Pendelschwinge mit Aufnahmeplatte der Bremsscheibe, vor der Verbindung der Aufnahmeplatte mit der Bremsscheibe;
- 7: die Pendelschwinge gemäß 6 mit der angedeuteten Aufnahmeplatte, in einer Draufsicht auf die Flachseite der Aufnahmeplatte;
- 8: einen Antrieb der Pendelschwinge, in einer Draufsicht auf die Flachseite der Ankerplatte;
- 9a: ein Fahrwerk mit zwei Fahrzeugachsen und vier Pendelschwingen sowie mit einem teleskopisch veränderbaren Verbindungselement der beiden Fahrzeugachsen, vor dem Ausziehen des Verbindungselementes, in einer schematischen Draufsicht auf das Fahrwerk;
- 9b das Fahrwerk gemäß 9a nach dem Ausziehen des Verbindungselementes, ebenfalls in Draufsicht;
- 9c zeigt ein zu Fahrwerk 9a und 9b alternatives Fahrwerk mit Schwenkachsen (S1') und (S2'), die in einer gemeinsamen Ebene mit den Drehachsen (40) der Fahrzeugachsen liegen;
- 9d das Fahrwerk gemäß 9c mit maximal eingeschlagene Fahrzeugachsen;
- 10: das Fahrwerk gemäß 9 mit gestrichelt angedeutetem Chassis, in einer Seitenansicht;
- 11: einen in einem Außenrohr befindlichen Hydraulikzylinder, mit eingebauten Federelementen, in einem längsaxialen Schnitt;
- 12: einen Schnitt A-A gemäß 11;
- 13: eine Vorderachse mit Pendelschwingen und dämpfenden Federelementen, in einer schematischen Draufsicht;
- 14: einen Schnitt B-B gemäß 13;
- 15a eine alternative Ausführungsform einer Pendelschwinge mit Differentialgetriebe und ABS-Bremse;
- 15b einen Schnitt C-C gemäß 15a;
- 16 ein geländegängiges Fahrzeug mit zusätzlichem Zwischenrahmen für Höhenverstellung und Hangausgleich;
- 17 das geländegängig Fahrzeug gemäß 15 mit zusätzlicher Kippeinrichtung zur Schwerpunktsverlagerung;
- 18: eine Transportkarre mit Ladung beim Treppensteigen, schematisch;
- 19. die Transportkarre in einer schematischen perspektivischen Ansicht;
- 20a und 20b: eine schematische Darstellung zweier an einem Hang befindlicher Fahrzeuge mit angedeuteten Schwerpunkten.
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Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht näher beschriebenen Kombinationen zusammengeführt werden können. Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung, soweit dies technisch sinnvoll ist, beliebig miteinander kombiniert sein können.
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Die folgende Beschreibung bezieht sich folglich, falls nicht anders erwähnt, nur auf eine Seite des Fahrzeuges, da die andere Seite in Draufsicht auf sein Fahrwerk ist spiegelbildlich hierzu ausgebildet.
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In 1 ist ein geländegängiges Fahrzeug 100, hier: ein Mähdrescher dargestellt, umfassend einen Aufbau 80 und ein vorderes Fahrwerk 10 mit einer in 1 sichtbaren ersten Pendelschwingen 34 und einer dahinterliegenden, in 1 nicht sichtbaren, zweiten Pendelschwinge 34'. Die Pendelschwingen 34, 34' tragen an ihren Enden 51, 51' (vgl. 3a) jeweils ein, insgesamt also vier, Fahrzeugräder 31, 32 bzw. 31', 32' gelagert sind. Das Fahrwerk 10 ist an einen Fahrzeugrahmen 64 gekoppelt. Am Fahrzeugrahmen 64 ist auch eine hintere Achse mit zwei weiteren, mit den Pendelschwingen 34, 34' konstruktiv nicht verbundenen Rädern 79 gelagert.
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Es wird darauf hingewiesen, dass auch die nachfolgenden Ausführungen zu den Fahrwerken 10, 10', 10" sich auf zweispurige Fahrzeuge beziehen. Alle diese zweispurigen Fahrzeuge umfassen wenigstens eine Fahrzeugachse 78 mit jeweils zwei Pendelschwingen, von denen die eine als Pendelschwinge 34 und die andere als Pendelschwinge 34' bezeichnet wird.
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Ein weiteres geländegängiges Fahrzeug 200 ist der 2 zu entnehmen. Das auf einem Untergrund U (Fahrbahn) stehende Fahrzeug 200 stellt ein Quad mit insgesamt sechs Fahrzeugrädern dar, von denen die hinteren Fahrzeugräder 31, 32 bzw. 31', 32' paarweise an den Pendelschwingen 34, 34' aufgehängt sind. Das Quad umfasst ein ähnliches Fahrwerk 10 mit an einen Fahrzeugrahmen 64 gekoppelten Pendelschwingen 34, 34' wie der in 1 dargestellte Mähdrescher. Ferner weist das Quad Vorderräder 81 auf, welche mit ihren nicht gezeigten Achsschenkeln geschwenkt werden können.
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Grundsätzlich stehen die in 1 und 2 dargestellten Fahrzeuge 100, 200 beispielhaft für viele Arten von Fahrzeugen wie Forstmaschinen, Landmaschinen, Militärfahrzeuge, Baumaschinen, Räumfahrzeugen, Winterdienstfahrzeuge, Katastrophenschutzfahrzeugen, etc. Von besonderem Vorteil ist, dass die beiden Räder einer Pendelschwinge unterschiedlich sein können um so im Fahrmodus eine einfache Anpassung an unterschiedliche Untergrundgegebenheiten zu ermöglichen. So kann beispielsweise bei Räum- und Winterdienstfahrzeugen eines der beiden je Pendelschwinge vorhandenen Räder mit einer Schneekette bestückt sein und das andere Rad mit einem herkömmlichen Winterreifen. Der Fahrer kann somit die Pendelschwingen in eine Position drehen, in der nur die mit Schneeketten bestückten Räder in Eingriff gelangen. Er fährt dann im Fahrmodus, also ohne weiteres Drehen der Pendelschwingen, so lange auf Schneeketten, bis sich die Straßenverhältnisse so geändert haben, dass ein Fahren ohne Schneeketten möglich ist. Ist dieser Fall eingetreten dreht er über den Pendelschwingenantrieb die Pendelschwingen so weit, dass die Schneekettenräder entlastet und die Winterreifenräder belastet werden. Anschließend fährt er im Fahrmodus auf den mit Winterreifen bestückten Rädern, ohne das hierbei die Schneeketten-Räder in Eingriff gelangen.
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Alle genannten Fahrzeuge können grundsätzlich mit einem oder auch mit zwei Fahrwerken 10 mit Pendelschwinge 34 bzw. 34' ausgerüstet werden.
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Die beiden Fahrwerke 10 der Fahrzeuge 100; 200 zeichnen sich durch einen speziellen Aufbau der Pendelschwinge 34, 34' aus. Gemäß der 3a und 4 umfasst die um eine Drehachse 40 drehbare Pendelschwinge 34, 34' grundsätzlich einen Schwingenträger und am Ende des Schwingenträgers angeordneten Fahrzeugräder 31, 32 bzw. 31', 32'. Bei den in 1 und 2 dargestellten Pendelschwingen setzt sich der Schwingenträger aus einem rechteckigen, geschlossenen Gehäuse 33 mit einem abnehmbaren Gehäusedeckel 82, einem im Gehäuse 33 platzierten Kettengetriebe 41, einer Bremsscheibe 21 und einer Ankerplatte 22 mit zwei auf die Bremsscheibe 21 wirkenden Bremszangen 38, 38' (vgl. 8) zusammen.
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Das Kettengetriebe 41 umfasst zwei an einer Antriebswelle 12 (vgl. 4) nebeneinander gelagerte, mittlere Kettenräder 13, 16 und zwei weitere, jeweils an einer Welle 25, 26 gelagerte Kettenräder 14, 17. Die Kettenräder 13, 14 sind von einer ersten Kette 15 und die Kettenräder 16, 17 von einer zweiten Kette 18 umschlungen. Vorzugsweise liegen die Ketten 15, 18 in Form von Rollenketten vor. Kettenräder für Rollenketten sind in der DIN 8192 genormt und sind zur Kraftübertragung bei Rollenketten nach der internationalen Norm ISO 606 vorgesehen. Wie aus der 4 ersichtlich, tragen die Wellen 25, 26 Fahrzeugräder 31, 32. Die zu einem Ausgleichsgetriebe 11 geführte Antriebswelle 12 ist in einem Rahmenrohr 27 mittels Lagern 28 und 29 und am Gehäuse 33 mittels Lager 36 drehbar gelagert.
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Um die Fahrgeschwindigkeit bei Bedarf schnell drosseln zu können ist eine Bremse 30 (vgl. 4) vorgesehen, die direkt auf die Antriebswelle 12 einwirken kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Radbremse 52 oder ein anderes Bremssystem vorgesehen sein.
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Eine Besonderheit der Pendelschwinge 34 ist die von der Fahrgeschwindigkeits-Bremse 30 unabhängige Bremsscheibe 21, welche gemäß 3a und 4 ringförmig ausgebildet und direkt an einer Innenwand 83 des Gehäuses 33 angebracht ist. Diese Bremsscheibe 30 wirkt zusammen mit Bremszangen 38 und dient dazu den Antrieb der Pendelschwinge 60 abzubremsen oder zu blockieren.
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Die Bremsscheibe 21 ist koaxial zur Drehachse 40 und damit zu den mittleren Kettenrädern 13, 16 derart angeordnet, dass sich nicht gegenüber dem Gehäuse 33, sondern zusammen mit dem Gehäuse 33 drehen und von den Bremszangen 38 der Ankerplatte 22 zusammengedrückt werden kann. Die kreisrunde Ankerplatte 22 ist mittels Lager 39 an dem Rahmenrohr 27 drehbar gelagert und ragt mit ihren Bremszangen 38 über einen Umfang 74 (vgl. 8) der Bremsscheibe 21 hinaus. Die Drehung der Pendelschwinge 34 gegenüber dem Rahmenrohr 27 ist durch ein Lager 35 (vgl. 4) ermöglicht.
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An der Bremsscheibe 21 sind Sensoren 24 zur Erfassung der Bremsscheibenstellung angeordnet (vgl. 3a), mittels derer die Stellung der Bremsscheibe 21 gegenüber der Ankerplatte 22 jederzeit feststellbar ist. Die Sensoren 24 können Messwerte an eine schematisch angedeutete Sensoreinrichtung 91 übertragen, mittels derer beispielsweise vordefinierte Stellungen der der Pendelschwinge 34 gegenüber dem Rahmenrohr 27 (z. B. langer Radstand, kurzer Radstand, Fahrwerkshöhe) mittels eines Knopfdruckes angefahren werden können. Weiterhin können die Messwerte zum Abgleich mit Sicherheitsparametern dienen und bestimmte Stellungen unter vordefinierten Bedingungen verhindern bzw. ausschließen.
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Um die Laufruhe zu verbessern ist eine schematisch in 4 angedeutete Federung 23 vorgesehen. Die Federung 23 ist an ihrer einen Seite an das Rahmenrohr 27 gekoppelt und an der anderen Seite an die Ankerplatte 22. Die Federung 23 kann auf einem hydraulischen (hydraulischer Dämpfer mit Drosselorgan) oder mechanischen (z. B. Gummifederung) Prinzip funktionieren.
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Gemäß 3b und 5b ist anstelle des Kettenantriebes 41 ein innerhalb des Gehäuses 33 angeordneter Zahnantrieb 75 vorgesehen, aufweisend ein koaxial zur Antriebswelle 12 bzw. Drehachse 40 angeordnetes mittleres Zahnrad 44, zwei an den Wellen 25, 26 gelagerte, erste und zweite Zahnräder 45, 46 und zwei Zwischen-Zahnräder 47, 48. Die Wellen 25, 26 tragen jeweils ein Fahrzeugrad 31, 32. Die Bremsscheibe 21 mit Innenverzahnung 37 und die Ankerplatte 22 sind koaxial zum mittleren Zahnrad 44 angeordnet.
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Wie die 4 und 6 zeigen, weist die Bremsscheibe 21 einen Innenkragen 104 auf, an welchem eine Innenverzahnung 37 eingebracht ist, in die ein in 8 dargestelltes Antriebsritzel 20 eines hydraulischen Antriebsmotors 19 eingreift. Der Antriebsmotor 19 ist in der besagten Ankerplatte 22 fest gelagert und bildet mit der besagten Innenverzahnung 37 den Antrieb der Pendelschwinge aus, der als erster Antrieb 60 bezeichnet ist und mittels dessen die Pendelschwinge 34 um die Drehachse 40 drehbar ist. An der Welle 26 kann eine Radbremse 52 vorgesehen sein.
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In den 6 und 7 ist ein Bremsscheibenmodul 42 dargestellt, welches sich aus einer kreisrunden, ringförmigen Aufnahmeplatte 53 und der Bremsscheibe 21 zusammensetzt. Die Aufnahmeplatte 53 ist mittels Schweißnähte 59, 59' mit dem Gehäuse 33 fest verbunden. So kann die Bremsscheibe 21 über die an der Aufnahmeplatte 53 eingebrachten Befestigungsöffnungen 58 verschraubt und nach Bedarf, beispielsweise infolge eines übermäßigen Verschleißes ausgetauscht werden. Die Aufnahmeplatte 53 weist einen Innenkragen 84 zur Aufnahme eines Drehlagers 61 auf, mit welchem das Gehäuse 33 um das Rahmenrohr 27 geschwenkt werden kann.
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Aus den 3a, 3b, 4 und 8 geht hervor, dass die koaxial zur Drehachse 40 angeordnete Antriebswelle 12 und das im Gehäuse 33 der Pendelschwinge 34 platziertes Ketten- oder Zahngetriebe 41; 75 einen zweiten Antrieb 50 ausbilden, mit welchem die Fahrzeugräder 31, 32 antreibbar sind.
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In 5a ist eine andere Ausführungsform der Pendelschwinge (Bezugszahl 34') dargestellt, welche an einem Achstrichter 49 eines nicht gezeigten Fahrzeuges, beispielsweise eines Schleppers, einmontiert ist. Zu diesem Zweck ist am Gehäuse 33 ein kegeliger, nach außen zeigender Vorsprung 85 vorgesehen, welcher eine zentrale, axiale Ausnehmung 76 zur Unterbringung eines topfförmigen Aufnahmeelementes 86 umfasst, an dem die im Achstrichter 49 befindliche Antriebswelle 12 mittels Verschraubung 77 festlegbar ist. An dem Aufnahmeelement 86, welches an dem Gehäuse 33 mittels zweier Lager 87, 88 drehbar angeordnet ist, sind die mittleren Kettenräder 13, 16 festgelegt. Optional kann die Antriebswelle 12 nach außen verlängert sein (wie in 5a) und ein zusätzliches Fahrzeugrad 43 (Außenrad) zwecks Spurverbreiterung tragen.
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In einer Ausführungsform gemäß 5b ist anstelle der Kettenräder 13, 16 der in 3b schematisch gezeigte Zahnantrieb 75 eingesetzt. Sonst sind alle Elemente der Pendelschwinge 34' gemäß 5a und 5b gleich.
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Den 9a, 9b und 10 ist eine weitere vorteilhafte Einsatzmöglichkeit der Pendelschwinge 34 zu entnehmen. So zeigen die 9a und 9b ein Fahrwerk 10", welches zwei lenkbare Fahrzeugachsen 78, 78' und ein diese miteinander verbindendes Ausziehelement 72 umfasst. Gemäß 9a befindet sich das Ausziehelement 72 in zusammengeschobener Position, welche einen kürzesten Randstand R1 ergibt. An jeder Fahrzeugachse 78, 78' sind zwei zueinander spiegelsymmetrisch angeordnete Pendelschwingen 34 über Rahmenrohren 27, 27' gelagert, welche jeweils zwei Fahrzeugräder 31, 32; 31', 32' tragen. Das Ausziehelement 72 umfasst wiederum einen Hydraulikzylinder 65 mit einer Kolbenstange 63, welcher von einem Außenrohr 66 (vgl. 11) umgeben ist. Bei maximal herausgeschobenen Kolbenstange 63 (9b) wird ein größter Radstand R2 erreicht. Die Rahmenrohren 27, 27' der Fahrzeugachsen 78, 78' sind schwenkbar (Schwenkachsen S1, S2; 9b) mit dem Ausziehelement 72 verbunden. Die Schwenkung der Fahrzeugachsen 78, 78' ist mit Kolbenzylinder 97, 97' (vgl. 9b) regulierbar.
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An den Fahrzeugachse 78, 78' ist jeweils ein Ausgleichsgetriebe 70 angeordnet. Die Ausgleichsgetriebe 70 sind an ein zwischen ihnen liegendes Verteilergetriebe 71 gekoppelt (vgl. 10), mit welchem das Eingangsdrehmoment auf mehrere Abtriebe aufgeteilt werden kann. Das Verteilergetriebe 71 ist ein an sich bekanntes „Differentialgetriebe“, welches unterschiedliche Drehzahlen der angetriebenen Fahrzeugräder 31,32; 31', 32' kompensieren kann.
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Weiterhin sind an den Fahrzeugachsen 78, 78' bzw. an den die Antriebswelle 12 umgebenden Rahmenrohren 27, 27' elastomere Stabilisatoren 56, 56' (vgl. 8, 9a, 9b) vorgesehen, basierend auf dem Prinzip einer „Gummifederachse“.
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Der in 14 detailliert gezeigte Stabilisator 56' umfasst ein rechteckiges Außenrohr 66, ein um 45° versetztes Innenrohr 67 mit einem daran angebrachten Stabilisatorhebel 57 und elastomeren Dämpfungselementen (Federelementen) 68 in Form von eingepressten Gummisträngen. Die Stabilisatoren 56, 56' sind mit einem Achselement 62 (bzw. Rahmenrohr 27) einer in 13 gezeigten Vorderachse 73 verschraubt, wie es die 14 zeigt. Mitten an der Vorderachse 73 ist das Ausgleichsgetriebe 70 in einem mit dem Rahmenrohr 27 integrierten Getriebekasten 90 angeordnet.
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Wird der Stabilisatorhebel 57 belastet, so stützt sich das rechteckige Innenrohr 67 über die wurstartigen Dämpfungselemente 68 ab. Beim Einfedern werden die Dämpfungselemente 55 verformt und federn zurück. Da der Stabilisator 56, 56' bei seiner Dämpfungsfunktion einen gewissen Weg macht, ist am Ende des Stabilisatorhebels 57 ein weiterer Hebel 69 angebracht, welcher wiederum an der Ankerplatte 22 befestigt ist. Der weitere Hebel 69 ist an seinen beiden Enden über ein Drehgelenk 89, 89'gelagert, so dass etwaige sich bei der Einfederung bildende Wegdifferenzen ausgeglichen werden können.
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Die Ankerplatte 22 kann sich um die Querachse 40 drehen, allerdings in einem begrenzten Winkelbereich, beispielsweise 60°, da sie von dem Stabilisatorhebel 57 gehalten wird. Der Winkelbereich kann durch entsprechende Größe der Dämpfungselemente 68 und Länge des Hebels 69 bestimmt werden.
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Das in den 9a, 9b gezeigte Ausziehelement 72 ist in seiner bevorzugten Ausführungsform in den 11 und 12 dargestellt. Damit die über Vorder- und Hinterachse in das Fahrwerk eingeleiteten Kräfte nicht vom Hydraulikzylinder 65 aufgefangen werden müssen, ist der Hydraulikzylinder 65 in einem stabilen rechteckigen Außenrohr 66 mit elastomeren Dämpfungselementen 68 gelagert. Innerhalb des Außenrohrs 66 ist das um 45° gedrehte, rechteckige Innenrohr 67 platziert und von den Dämpfungselementen 68 umgeben. So fungiert das Ausziehelement 72 zu einem gummifederelastischen Stoßdämpfer 55. Insgesamt bildet das Ausziehelement 72, gegebenenfalls mit den mit Kolbenzylindern 97, 97' eine Steuereinrichtung 96, mit welcher der Radstand R verändert werden kann.
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9c zeigt ein zu dem in den 9a und 9b gezeigten Fahrwerk alternatives Fahrwerk mit einem Rahmen 117 und mit Schwenkachsen (S1') und (S2'), die in einer gemeinsamen Ebene mit den Drehachsen (40) der Fahrzeugachsen (78, 78') liegen. Hierdurch reduziert sich die auf die Drehgelenke einwirkende Kraft. An den Pendelschwingen sind Fahrzeugräder 32, 32' mit einer kleineren und alternativ mit einer größeren Bereifung gelagert, mit welchen sich eine gegenüber einer normalen Spurbreite B1 größere Spurbreite B2, beispielsweise 3,0 m erzielen lässt. Das Fahrwerk gemäß 9c umfasst ebenfalls ein Ausziehelement 72 mit einem Hydraulikzylinder 65 und einer Kolbenstange 63. Die Kolbenstange 63 ist über eine Kolbenstangenverbindung 118 an das Außenrohr 66 angebunden und mittels zweier Drucklager 119 gelagert.
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9d zeigt das Fahrwerk gemäß 9c mit maximal eingeschlagene Fahrzeugachsen (78, 78'). Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt ein Lenkwinkel α zwischen der Fahrzeugachse 78 in maximal eingeschlagener Stellung und der Fahrzeuglängsachse ca. 27°. Die andere Fahrzeugachse 78' des Fahrzeuges ist in Gegenrichtung ebenfalls um ca. 27° eingeschlagen, so dass sich ein insgesamt sehr kleiner Wenderadius ergibt. Das Fahrwerk umfasst das besagte Ausziehelement 72 mit Hydraulikzylinder 65 und Kolbenstange 63, welcher vom Außenrohr 66 umgeben ist.
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Als Beispiel für den Einsatz des Fahrwerkes zur Veränderung des Radstandes oder der Fahrzeughöhe mittels einer Verstellung der Pendeleinstellung ist in 20a und 20b der Einsatz eines Fahrzeuges an einem Hang dargestellt. Die 20a zeigt ein auf einem geneigten Untergrund (Neigung 103) befindliches Fahrzeug mit vier Rädern, dessen Schwerpunkt P in Projektion auf eine waagerechte Ebene in einem Abstand X1 von dem Standpunkt des Hinterrades liegt. Mit zunehmender Neigung 103 wird der Abstand X1 immer kleiner. Überschreitet die Neigung 103 einen Fahrzeugindividuellen Wert, so besteht eine Kippgefahr nach hinten.
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Ein Fahrzeug derselben Größe und demselben Gewicht mit Pendelschwingen 34 lässt sich derart positionieren, dass die Kippgefahr nach hinten vermieden oder zumindest stark reduziert werden kann (vgl. 20b). Bei der Pendeleinstellung gemäß 20 b verlagert sich der Schwerpunkt in Richtung Hang und der Abstand zwischen Schwerpunkt Standpunkt des Hinterrades vergrößert sich zu einem Wert X2, der größer ist als der Wert X1 gemäß 20a.
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Als weiterer Effekt hebt sich in dieser Position das Fahrzeug nach oben an. Infolgedessen vergrößert sich auch die Bodenfreiheit von einer ursprünglichen Höhe (BF1) auf BF2. Dies ermöglicht auch das Überwinden von Hindernissen. Um das Umstürzen eines Fahrzeuges Grundsätzlich zu verhindern können mittels geeigneter Sensoren, wie der Sensoreinrichtung 91, können Betriebsparameter wie Gewicht, Fahrzeugneigung, Schwerpunktslage etc. zunächst erfasst und dann von einer Steuereinrichtung 96 ausgewertet werden. Mittels einer die Messdaten auswertenden Steuereinheit und dem Abgleich mit vordefinierten Grenzwerten können Steuersignale für den Antrieb der Pendelschwinge 34, 34' generiert werden umso bei Erreichen eines vordefinierten Grenzwertes den Antrieb zu unterbrechen (Not-Aus-Schaltung) oder dem kritischen Fahrzustand entgegenzuwirken.
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Zudem kann dieser Effekt vorteilhaft genutzt werden, wenn von einer Landmaschine, beispielsweise für Spritz- oder Düngearbeiten, höher stehende Pflanzenbestände überfahren werden sollen Die maximale Bodenfreiheit bzw. Ausfahrhöhe ist erreicht, wenn die Pendelschwingen senkrecht gegenüber dem Untergrund ausgerichtet sind.
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15a zeigt eine alternative Ausführungsform einer Pendelschwinge mit Differentialgetriebe und Antiblockiersystem, auch ABS-Bremse (Bezugszahl 106) genannt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Bremsscheiben (107) und die Bremsklötze (108) des Bremssystems außerhalb des Gehäuses für Antriebstrang-Getriebe 109 und Differentialsperre 110 angebracht. Etwaige Wartungsarbeiten, beispielsweise das Wechseln von Bremsbelägen, können somit einfach und ohne Demontage der Achse durchgeführt werden. Weiterhin ist das Antriebstrang-Getriebe 109 mit der in 15b gezeigten Federung ausgestattet, aufweisend die wulstförmigen Gummieinsätze und nicht gezeigte Hebel 57 gemäß 8.
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Der Antriebsmotor 19 für die Pendelschwinge 34 ist so an der Ankerplatte 22 angebracht, dass er oberhalb der Fahrzeugachse 78 sitzt. In dieser Position ist er gut geschützt gegen Beschädigungen und Verschmutzung und beeinträchtigt die Bodenfreiheit des Fahrzeuges nicht.
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16 zeigt eine weitere Ausführungsform eines geländegängigen Fahrzeuges, welches einen zusätzlichen Zwischenrahmen 111 zur Höhenverstellung umfasst. Das Fahrzeug weist zwei Achsen 78, 78' mit den erfindungsgemäßen Pendelschwingen 34, 34' auf. Der Zwischenrahmen 111 trägt einen Aufbau 114 und ist über vier Hydraulikzylinder 112 an den Fahrzeugrahmen 64 gekoppelt. Durch Ein- und Ausfahren der Hydraulikzylinder 112 lässt sich der Fahrzeugrahmen 64 somit gegenüber dem Zwischenrahmen 111 - und damit auch gegenüber dem Untergrund U - anheben oder absenken.
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Im Fahrmodus, also beispielsweise bei Straßenfahrt, befindet sich der Fahrzeugrahmen 64 vorzugsweise in einer abgesenkten Position. Ein Drehen der Pendelschwingen 34, 34' um die Drehachse 40 ist bei diesem Ausführungsbeispiel bei in abgesenkter Stellung befindlichem Fahrzeugrahmen 64 nicht möglich. Um vom Fahrmodus in den Geländemodus zu wechseln muss zunächst der Fahrzeugrahmen 64 so weit angehoben werden, dass beim Drehen der Pendelschwingen 34, 34' ausreichend Platz vorhanden ist, so dass die an den Pendelschwingen 34, 34' gelagerten Fahrzeugräder 31, 32; 31', 32' einen in 16 gezeigten Kreis 115 beschreiben können. Mit angehobenen Fahrzeugrahmen 64 kann das Fahrzeug dann im bereits beschrieben Geländemodus betrieben werden.
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Weiterhin kann mit den Hydraulikzylindern 112 bei Parallelfahrt zu einem Gelände-Hang ein Hangausgleich realisiert werden indem die beiden hangseitigen Hydraulikzylinder 112 ein- und die beiden talseitigen Hydraulikzylinder 112 ausgefahren werden.
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17 zeigt das geländegängige Fahrzeug gemäß 16 mit einer zusätzlichen Kippeinrichtung, mittels derer eine Gewichtsverlagerung des Aufbaus durchgeführt werden kann um die Umsturzgefahr bei Fahrten parallel zu einem Hang zu reduzieren. Die Kippvorrichtung umfasst wenigstens einen zusätzlichen Hydraulikzylinder 113, mit welchem der Fahrzeugrahmen 64 bedarfsweise in Richtung Hang oder vom Hang kippbar ist.
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In den 18 und 19 ist ein weiteres Fahrzeug (Bezugszahl 300) gezeigt, welches eine selbstfahrende, per Knopfdruck steuerbare Transport- oder Sackkarre darstellt. Die Transportkarre umfasst einen Fahrzeugrahmen 64', an den ein Fahrwerk 10" gekoppelt ist, einen Steuerschalter 92 mit einer Steuerleitung 93 sowie einen Speicher für elektrische Energie in Form eines Akkumulator 94. Der Akkumulator 94 kann auch als Akku 94 bezeichnet werden und ist in einem am Fahrzeugrahmen 64' befestigten Kasten 95 untergebracht.
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Analog zu den Fahrwerken 10 und 10' ist auch beim Fahrwerk 10" der Sackkarre ein erster Antrieb 60 vorgesehen, mittels dessen eine am Fahrwerk 10" vorgesehen Pendelschwinge 34 um die Drehachse 40 derart schwenkbar sind, dass die Fahrzeugräder 31, 32; 31', 32' zum Überschlag (vgl. 15) gebracht werden können. Der erste Antrieb 60 umfasst ein Kettengetriebe 99, bestehen aus einem Kettenrad 102 und einem Ritzel 101, wobei die Kraftübertragung von dem angetriebenen Ritzel 101 auf das Kettenrad 102 erfolgt.
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Das Fahrwerk 10" umfasst weiterhin einen zweiten Antrieb 50. Der Antrieb 50 des Fahrwerkes 10" entspricht hinsichtlich seiner Funktionalität den Antrieben 50 der Fahrwerke 10 und 10' und umfasst vier, paarweise und tandemartig angeordnete Fahrzeugräder 31, 32; 31', 32', welche paarweise jeweils mit einem Kettentrieb, hier: Kettenrädern 13 und Ketten 15 (Rollenketten) über je einen Motor 104 angetrieben werden. Die Motoren 104 sitzen an einer Drehachse 40 und treiben die Ketten 15 jeweils über ein kleines Kettenrad 98 an. Mit dem Antrieb 50 können die Fahrzeugräder 31, 32; 31', 32' auch gebremst werden.
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Die beiden Antriebe 50; 60 ermöglichen den Einsatz der Transportkarre sowohl auf flachem Gelände als auch auf Bodenunebenheiten. Auch beim Fahrzeug 300 mit dem Fahrwerk 10" kann die durch Drehung der Pendelschwinge 34, 34' bewirkte Abrollbewegung eines Fahrzeugrades 31, 32; 31', 32' durch eine entgegengesetzte Drehbewegung des Fahrzeugrades kompensiert werden, so dass sich bei Drehung der Pendelschwinge 34, 34' jeweils ein erstes Rad der Pendelschwinge solange ortsfest auf dem Untergrund U abstützt, bis das zweite Rad mittels der Pendelschwinge über das erste Rad hinweggehoben worden ist und sich selbst vor dem ersten Rad auf dem Untergrund U abstützt. Bei dem Untergrund U kann es sich auch um eine Treppe handeln (vgl. 15). Ein schwerer Gegenstand, beispielsweise eine Waschmaschine, kann mit einer Sackkarre, die mit dem erfindungsgemäßen Fahrwerk ausgerüstet ist, ohne Kraftanstrengung eine Treppe herunter- oder auch heraufgefahren werden. Die Aufgabe der Bedienperson liegt hierbei darin, die Fahrbewegung zu koordinieren bzw. auszubalancieren.
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Funktion (in Verbindung mit Figur 4):
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Ein nicht dargestellter Fahrmotor treibt über ein Ausgleichsgetriebe 11 eine Antriebswelle 12 an und damit die auf der Antriebswelle 12 angebrachten Kettenräder 13 und 16 an. Das Kettenrad 13 treibt über eine Kette 15 ein Kettenrad 14 und mittels diesem über eine Welle 25 ein Fahrzeugrad 31 an. Analog hierzu treibt das Kettenrad 16 über eine Kette 18 ein Kettenrad 17 an, welches wiederum über eine Welle 26 ein weiteres Rad 32 antreibt. Da die Kettenräder 14, 17 sowie die Kettenräder 13 und 16 jeweils gleich groß sind, ist auch die Geschwindigkeit der Fahrzeugräder 31 und 32 ebenfalls gleich groß.
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Die Kettenräder 13, 14 und 16, 17 mit den umlaufenden Ketten 15, 26 sind im die Pendelschwinge 34 ausbildenden Gehäuse 33 platziert.
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Die Pendelschwinge 34 ist gegenüber dem Rahmenrohr 27 über das Lager 35 und gegenüber der Antriebswelle 12 über das Lager 36 drehbar gelagert und somit insgesamt um eine beliebige Gradzahl drehbar. Die Pendelschwinge 34 ist somit nicht nur dazu in der Lage, eine wippenartige Pendelbewegung um die Antriebswelle 12 durchzuführen, sondern sie ist vielmehr frei drehbar.
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Bei Betätigung der Bremszange 38 wird Bremsscheibe 21 gegenüber der Ankerplatte 22 fixiert. Wenn bei fixierter Bremsscheibe 21 der Antriebsmotor 19 betätigt wird, überträgt das Antriebsritzel 20 eine Drehbewegung auf die Innenverzahnung der Bremsscheibe 21 und dreht die Pendelschwinge 34 um die Antriebswelle 12 und damit um die Drehachse 40.
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Um die Laufruhe zu verbessern kann eine Federung (vorzugsweise hydraulische Federung) 23 vorgesehen sein. Die Federung 23 ist an ihrer einen Seite an das Rahmenrohr 27 und an der anderen Seite an die Ankerplatte 22 gekoppelt.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10', 10"
- Fahrwerk
- 11
- Ausgleichsgetriebe
- 12
- Antriebswelle
- 13
- erstes Kettenrad
- 14
- zweites Kettenrad
- 15
- erste Kette
- 16
- drittes Kettenrad
- 17
- viertes Kettenrad
- 18
- zweite Kette
- 19
- Antriebsmotor (für die Pendelschwinge 34)
- 20
- Antriebsritzel
- 21
- Bremsscheibe
- 22
- Ankerplatte
- 23
- Federung (von 22) (für die Bremszange 38)
- 24
- Sensoren (zur Erf. der Bremsscheibenstellung)
- 25
- Welle
- 26
- Welle
- 27, 27'
- Rahmenrohr
- 28
- Lager
- 29
- Lager
- 30
- Bremse (für die Antriebswelle 12)
- 31, 31'
- Fahrzeugrad
- 32, 32'
- Fahrzeugrad
- 33
- Gehäuse
- 34, 34'
- Pendelschwinge
- 35
- Lager
- 36
- Lager
- 37
- Innenverzahnung
- 38, 38'
- Bremszange
- 39
- Lager (für Ankerplatte 22)
- 40
- Drehachse (Mittelachse von 12)
- 41
- Kettengetriebe (3a, 4)
- 42
- Bremsscheibenmodul (6)
- 43
- Außenrad
- 44
- mittleres Zahnrad (3b)
- 45
- erstes Zahnrad (3b)
- 46
- zweites Zahnrad (3b)
- 47
- erstes Zwischen-Zahnrad (3b)
- 48
- zweites Zwischen-Zahnrad (3b)
- 49
- Achstrichter
- 50
- zweiter Antrieb (der Räder)
- 51, 51'
- Ende (von Pendelschwinge)
- 52
- Radbremse (3b)
- 53
- Aufnahmeplatte (für 21, 6)
- 54, 54'
- Bremszange
- 55
- Stoßdämpfer (8,11)
- 56, 56'
- Stabilisator
- 57
- Hebel (8)
- 58
- Befestigungsöffnung (7)
- 59,59'
- Schweißnaht
- 60
- erster Antrieb (der Pendelschwinge)
- 61
- Lager (von 53, 7)
- 62
- Achselelement (8,13)
- 63
- Kolbenstange (9)
- 64, 64'
- Chassis (Fahrzeugrahmen)
- 65
- Hydraulikzylinder
- 66
- Außenrohr (rechteckig, 11)
- 67
- Innenrohr (rechteckig)
- 68
- Federelement (Elastomer)
- 69, 69'
- Hydraulikzylinder
- 70
- Ausgleichsgetriebe
- 71
- Verteilergetriebe
- 72
- Antriebsstrang (9)
- 73
- Vorderachse
- 74
- Umfang (8)
- 75
- Zahngetriebe (3b, 5b)
- 76
- Ausnehmung
- 77
- Verschraubung
- 78, 78'
- Fahrzeugachse
- 79
- hinteres Rad (von 100)
- 80
- Aufbau
- 81
- Vorderrad (von 200)
- 82
- Gehäusedeckel
- 83
- Innenwand (von 33)
- 84
- Innenkragen (von 53)
- 85
- Vorsprung
- 86
- Aufnahmeelement
- 87, 88
- Lager
- 89, 89'
- Drehgelenk
- 90
- Getriebekasten
- 91
- Sensoreinrichtung
- 92
- Steuerschalter
- 93
- Steuerleitung
- 94
- Akkumulator
- 95
- Kasten (von 94)
- 96
- Steuereinrichtung
- 97, 97'
- Kolbenzylinder
- 98
- Kettenrad (von 300)
- 99
- Kettengetriebe mit Ritzel
- 100; 200; 300
- Fahrzeug
- 101
- Ritzel (von 99)
- 102
- Kettenrad (von 99)
- 103
- Neigung (17)
- 104
- Motor (von 300)
- 105
- Innenkragen (von 21)
- 106
- ABS-Bremse
- 107
- Bremsscheibe (von 106)
- 108
- Bremsklötze (von 106)
- 109
- Antriebsstrang-Getriebe
- 110
- Differentialsperre
- 111
- Zwischenrahmen
- 112
- Hydraulikzylinder
- 113
- Hydraulikzylinder
- 114
- Aufbau
- 115
- Kreis (16)
- 116
- Kippeinrichtung
- 117
- Rahmen (9c)
- 118
- Kolbenstangenverbindung
- 119
- Drucklager
- A-A
- Schnitt
- B-B
- Schnitt
- B1; B2
- Spurbreite (9c)
- BF1, BF2
- Bodenfreiheit (17)
- C-C
- Schnitt (15)
- E
- Ebene waagerecht
- P
- Schwerpunkt (17)
- R1, R2
- Radstand (9)
- S1, S2
- Schwenkachse
- S1', S2'
- Schwenkachse
- U
- Untergrund (Fahrbahn)
- X1, X2
- Abstand (17)
- α
- Lenkwinkel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4125603 A1 [0002]
- DE 2616152 A1 [0003]
