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Die
Erfindung betrifft ein Fahrwerk für ein Raupenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ein solches Fahrwerk ist aus der gattungsbildenden
DE 40 21 323 A1 bekannt.
Das Fahrwerk besitzt höhenverstellbare
Laufräder,
um das Fahrzeug zwecks Änderung
der Auflagefläche
am Gelände
von einer abgesenkten Stellung in eine angehobene Stellung mittels
eines Antriebs vom Bediener verstellen zu können. Eine selbsttätige Anpassung
an Geländegegebenheiten
erfolgt nicht. Die auf der vorderen Stirnseite des Fahrzeugs vorgesehenen Spannräder für die Raupenketten
sind über
einen Querträger
miteinander gekoppelt, weshalb nur ein gemeinsames Verstellen beider
Raupenketten stattfinden kann. Besondere Vorkehrungen gegen ein Aufsteigens
des Fahrzeugs an einem Hindernis mit nachfolgendem Abkippen sind
nicht offenbart.
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Aus
der
DE 199 03 407
C1 ist ein Fahrwerk für
ein militärisches
Kettenfahrzeug bekannt. Bei diesem ist der Zugträger als Gleiskette ausgebildet.
Die Nachteile dieses Fahrwerks bestehen darin, dass beim Auffahren
auf ein Hindernis das erste Laufrad zunächst einfedert und damit das
Fahrzeug vorerst nicht zum Aufsteigen neigt. Wird jedoch, bedingt durch
die Größe des Hindernisses,
die maximal mögliche
Einfederung des von der Schwinge gehaltenen Laufrades überschritten,
so steht nachfolgend nicht die längenmäßig erforderliche
Zugträgerreserve
zur Verfügung,
die es gestatten würde,
das Hindernis mittels des Zugträgers
zu umschlingen und gleichzeitig den Bodenkontakt des Zugträgers im
Bereich unter den Laufrädern
vollständig
herzustellen. Eine derartige Wirkungsweise wird zusätzlich auch
vom als Gleiskette ausgebildeten und damit in seiner Länge nahezu
unveränderlichen
Zugträger
nur begrenzt ermöglicht.
Aber auch nachdem das Laufrad das Hindernis passiert hat, steht
nachfolgend nicht die längenmäßig erforderliche
Zugträgerreserve
für eine Umschlingung
des Hindernisses und einen vollständigen Bodenkontakt des Zugträgers im
Bereich unter den Laufrädern
zur Verfügung.
Somit wird über
den Zugträger
der Bodendruck des Fahrzeuges nur auf einige der Laufräder verteilt,
wobei unter Zugträgerzwischenschaltung
das erste Laufrad auf das Hindernis und das zweite Laufrad auf den
Boden einwirkt. Eine unbedeutende Zugträgerreserve steht frühestens
dann zur Verfügung,
wenn das erste Laufrad das Hindernis überwunden hat. Aber auch diese
kann nur aus einem das Spiel der Kettenglieder nutzenden Zugbe anspruchung
der Gleiskette selbst resultieren, was für eine Hindernisumschlingung
bei weitem nicht ausreichend ist.
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Insbesondere
für Anwendungsfälle, bei
denen es aufgrund der Gegebenheiten auf einen weitgehend gleichmäßigen Bodendruck
bei der Überwindung
von Hindernissen durch das Fahrzeug ankommt, wie z. B. beim Befahren
von Glasflächen, Eisflächen oder
auch von weichen Untergründen,
ist die o. g. Lösung
nicht einsetzbar, weil das Fahrzeug aufsteigt und nach erfolgter
Schwerpunktverlagerung wieder abkippt, woraus sich eine stoßartige
Belastung des Untergrundes ergibt, die im Falle von Glas- oder Eisflächen zu
deren Zerstörung,
aber auch zur Fahrzeugbeschädigung
oder zu dessen Verlust führen
kann. Demgegenüber
besteht bei weichen Untergründen
die Gefahr, dass das Fahrzeug ohne eine Selbstbefreiungsmöglichkeit
stecken bleibt. Letztlich verbietet sich das Befahren von Glasflächen mit Gleisketten
von selbst.
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Aus
der
DE 36 13 369 A1 ist
ein nicht gattungsgemäßes Fahrwerk
bekannt, bei welchem ein Raupenband aus einem in allen Richtungen
elastischen Material besteht und zwischen einer Antriebsrolle und
zwei tragenden Rädern
gepresst wird, um die Führung
des Raupenbandes und den Durchgang von Steinen zu verbessern, sowie
ein Rutschen der Antriebsrolle am Raupenband zu verhindern. Schwingen
zwischen den tragenden Rädern
und einem Gestell dienen dem automatischen Spannen der Raupenbänder und
verhindern vereint mit der Schwerkraft ein Rutschen der Antriebsrolle
am Raupenband.
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In
der
WO 97/37885 A1 sind
zum Stand der Technik Raupenvorrichtungen für ein Raupenfahrzeug beschrieben,
die jeweils ein Kettenrad, das ein Antriebsrad ist, eine vordere
Laufrolle und eine hintere Laufrolle, die die angetriebenen Räder sind,
und eine diese Räder
umschlingende Raupenkette aufweisen. Alle vier Raupenvorrichtungen
sind um die Kettenräder
herum frei schwingbar, was zu einer Instabilität des Raupenfahrzeugs während des
Betriebes und einem Aufstoßen
der Vorderteile der vorderseitigen Raupenvorrichtungen an einem
Hindernis führt.
Um die Stöße abzumildern,
sind die Laufrollen der Raupenvorrichtungen miteinander durch ein
vorgespanntes Gestänge
als Stoßkraftabsorber
verbunden.
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Schließlich zeigt
die
DE 968 720 B noch
ein Raupenfahrwerk für
insbesondere Bagger, Tagebaugeräte,
Kräne und
dgl., bei dem vordere und hintere Umlenksterne einer jeden Raupe
eines Fahrwerkträgers
gemeinsam in derselben Längsrichtung
mit Hilfe von motorisch angetriebenen Spindeln oder hydraulisch
oder mechanisch angetriebenen starren Schubstangen verschiebbar
am Gerät
gelagert sind. Auf diese Weise ist es möglich, eine in einer Richtung hervorstehende
Raupenkette durch synchrones Zurückverschieben
der Umlenksterne einer Raupenkette unter Erhaltung der Kettenspannung
gleichsam in die andere Richtung zu verschieben. Derart kann einem
störenden
Vorsprung am Fahrwerk ausgewichen werden, der beim Schwenken anstoßen würde. Außerdem lässt sich
das Raupenfahrwerk mit Hilfe der Spindeln lenken.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fahrwerkkonstruktion vorzuschlagen,
mit der das Fahrzeug beim Überwinden
von verhältnismäßig großen Hindernissen
nicht aufsteigt und somit einen gleichmäßigen Bodendruck ohne Belastungsspitzen ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Fahrwerk mit den im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Die
Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass bei einer Hindernisüberwindung
selbsttätig
und unter Beibehaltung einer konstanten Länge des Zugträgers eine
Zugträgerreserve
zur weitgehenden Umschlingung des Hindernisses zur Verfügung gestellt wird,
wodurch ein Aufsteigen des Fahrzeuges und nachfolgendes Abkippen
sowohl beim ersten Kontakt mit dem Hindernis als auch bei dessen
weiterer Überwindung
vermieden werden kann. Dadurch ist es weiterhin möglich, einen
gleichmäßigen sowie
Belastungsspitzen vermeidenden Bodendruck des Fahrzeuges abzusichern,
wodurch der Einsatz eines Fahrzeuges auf sensiblen Untergründen überhaupt erst
in Betracht gezogen werden kann. Derartige Untergründe können beispielsweise
Glasflächen
oder auch Eisflächen
sein. Insbesondere in der modernen Architektur setzen sich Glasflächen immer
stärker durch.
Damit im Zusammenhang steht die Notwendigkeit, diese Flächen einer
erforderlichen Reinigung unterziehen zu müssen. Für einen solchen Anwendungsfall
ist das Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Fahrwerk vorzugsweise geeignet,
weil es als Grundlage für
einen ggf. ferngesteuerten Geräteträger verwendbar
ist, an dem verschiedenartige Gerätschaften zur Erfüllung spezifischer
Aufgaben montierbar sind. So kann beispielhaft dieser Geräteträger zur
Realisierung einer Reinigung von Glasdächern mit entsprechenden Reinigungsbürsten und
Zubehör ausgestattet
werden. Von besonderer Bedeutung ist, dass die Zugträgerreserve
immer in Fahrtrichtung und damit bereits beim Zufahren auf ein mögliches Hindernis
kontinuierlich in Bereitschaft gehalten wird und damit sofort beim
Auffahren auf das Hindernis ihre Wirksamkeit entfalten kann.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 dargelegt.
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So
sorgt das Merkmal gemäß Anspruch
2 dafür,
dass auch das in Fahrtrichtung vorderste Laufrad ein Hindernis ohne
Aufsteigen des Fahrwerks mit nachfolgendem Abkippen überwindet.
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Dabei
sichert die Ausführungsform
der Erfindung nach Anspruch 3, dass eine einfache und kostengünstige sowie
lagesichernde Führung
des Schubelements erreicht werden kann.
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Durch
die Weiterbildung der Erfindung nach Patentanspruch 4 wird eine
erste Ausgestaltung für ein
einfach aufgebautes Schubelement realisierbar.
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Der
Patentanspruch 5 dokumentiert Merkmale, mit denen in einer zweiten
Ausgestaltung ein Schubelement einfacher Konstruktion mit vorteilhafterer
Einbaumöglichkeit
bereitstellbar ist.
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Durch
die Weiterbildung der Erfindung nach Patentanspruch 6 wird die Verwendung
kostengünstiger
Federelemente erzielt.
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Die
nach Patentanspruch 7 erfolgende Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht eine
formschlüssige
und damit auch verdrehgesicherte Führung des Schubelements im
Hohlprofil des Fahrwerkträgers.
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Die
Ausgestaltungen der Erfindung nach den Patentansprüchen 8 und
9 ermöglichen
es, dass eine Begrenzung des Verstellweges der Schiebestücke erreicht
werden kann.
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Schließlich gibt
Anspruch 10 vorteilhafte Einsatzgebiete für ein Raupenfahrzeug mit einem
erfindungsgemäßen Fahrwerk
an.
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Die
Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden.
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines sich in Richtung des Pfeiles A bewegenden Fahrzeugs
mit erfindungsgemäßem Fahrwerk
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1a eine
vereinfachte Schnittdarstellung der Lage des Schubelements 15' (in einer ersten Ausführungsform)
bezogen auf das Hohlprofil des Fahrwerkträgers in der Betriebssituation
des Fahrzeuges gemäß 1 (Bewegung
in Richtung des Pfeiles A)
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1b eine
vereinfachte Schnittdarstellung der Lage des Schubelements 15'' (in einer zweiten Ausführungsform)
bezogen auf das Hohlprofil des Fahrwerkträgers in der Betriebssituation
des Fahrzeuges gemäß 1 (Bewegung
in Richtung des Pfeiles A)
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2 eine
Seitenansicht eines sich in Richtung des Pfeiles A bewegenden Fahrzeuges
mit erfindungsgemäßem Fahrwerk,
wobei dessen erstes Laufrad 5' auf das Hindernis aufgelaufen
ist
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2a eine
vereinfachte Schnittdarstellung der Lage des Schubelements 15' (in einer ersten Ausführungsform)
bezogen auf das Hohlprofil des Fahrwerkträgers in der Betriebssituation
des Fahrzeuges gemäß 2 (Bewegung
in Richtung des Pfeiles A)
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2b eine
vereinfachte Schnittdarstellung der Lage des Schubelements 15'' (in einer zweiten Ausführungsform)
bezogen auf das Hohlprofil des Fahrwerkträgers in der Betriebssituation
des Fahrzeuges gemäß 2 (Bewegung
in Richtung des Pfeiles A)
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3 eine
Seitenansicht eines sich in Richtung des Pfeiles A bewegenden Fahrzeuges
mit erfindungsgemäßem Fahrwerk,
wobei sich das Hindernis zwischen den Laufrädern 5' und 5'' befindet
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3a eine
vereinfachte Schnittdarstellung der Lage des Schubelements 15' (in einer ersten Ausführungsform)
bezogen auf das Hohlprofil des Fahrwerkträgers in der Betriebssituation
des Fahrzeuges gemäß 3 (Bewegung
in Richtung des Pfeiles A)
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3b eine
vereinfachte Schnittdarstellung der Lage des Schubelements 15'' (in einer zweiten Ausführungsform)
bezogen auf das Hohlprofil des Fahrwerkträgers in der Betriebssituation
des Fahrzeuges gemäß 3 (Bewegung
in Richtung des Pfeiles A)
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4 eine
Seitenansicht eines sich in Richtung des Pfeiles B bewegenden Fahrzeuges
mit erfindungsgemäßem Fahrwerk
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4a eine
vereinfachte Schnittdarstellung der Lage des Schubelements 15' (in einer ersten Ausführungsform)
bezogen auf das Hohlprofil des Fahrwerkträgers in der Betriebssituation
des Fahrzeuges gemäß 4 (Bewegung
in Richtung des Pfeiles B).
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In 1 ist
ein sich in Fahrtrichtung gemäß Pfeil
A befindliches Fahrzeug 1 dargestellt, welches aus zwei
seitlich angeordneten Fahrwerken 2 mit je einem Fahrwerkträger 3 besteht,
wobei aus 1 nur eines dieser Fahrwerke 2 ersichtlich
ist. Jedes dieser Fahrwerke 2 wird aus mehreren am Fahrwerkträger 3 drehbar
gelagerten Laufrädern 5', 5'', 5''', 5'''', 5''''' mit Bremssystem, Umlenkräder 6', 6'' und einem Antriebsrad 11 gebildet,
die von einem endlosen bandförmigen
Zugträger 13 mit
kon stanter Länge aus
elastischem Material umschlossen werden. Zur Vergrößerung des
Umschlingungswinkels für
den Zugträger 13 am
Antriebsrad 11 sind beidseitig Andruckrollen 12', 12'' vorgesehen. Die Laufräder 5'–5''''' sind am Fahrwerkträger 3 in
Einzelradaufhängung
mittels Schwingen 4'–4''''' mit Drehfederung gehalten.
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Die
sich am Bug und Heck des Fahrzeuges 1 drehbeweglich auf
einer Achse 7', 7'' gelagerten Umlenkräder 6', 6'' sind mittels Schubelement 15' (1a)
bzw. Schubelement 15'' (1b)
in Richtung der Fahrwerklängsachse
und damit in die jeweilige Fahrtrichtung des Fahrzeuges verschiebbar
in dem hohlprofilierten Fahrwerkträger 3 gelagert. Dies erfolgt
dadurch, dass in dem im Bereich des Zugträgers 13 in Längsachse
des Fahrzeuges 1 verlaufenden Fahrwerkträgers 3 (Hohlprofil
mit quadratischen oder rechteckigen Querschnitt) ein die Umlenkräder 6', 6'' tragendes, dem Hohlprofil angepasstes
Schubelement 15' bzw. 15'' verschiebbar angeordnet ist, wodurch
das Schubelement 15' bzw. 15'' formschlüssig und damit verdrehgesichert
im Fahrwerkträger 3 geführt ist.
Gemäß 1a wird
eine erste Ausführungsform
des Schubelements 15' aus
zwei Schiebestücken 8', 8'' gebildet, deren zugträgerseitigen
Enden jeweils auf einer Achse 7', 7'' eines
der Umlenkräder 6', 6'' tragen. Außerdem sind diese Schiebestücke 8', 8'' innenseitig durch ein vorgespanntes
Federelement 10' in
Form einer Gasdruckfeder, Druckfeder oder ein elektropneumatisches
bzw. elektrohydraulisches Verstellorgan miteinander verbunden.
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Gegenüber dieser
ersten Ausführungsform des
Schubelements 15' mit
zwei Schiebestücken 8', 8'' und einem Federelement 10', kann in einer
zweiten Ausgestaltung das Schubelement 15'' auch
mit einer Schubstange 9 ausgestattet werden, welche beidseitig
mit jeweils einem Federelement 10'', 10''' bestückt ist,
wobei die Umlenkräder 6', 6'' auch in diesem Fall auf Achsen 7', 7'' an den zugträgerseitigen Schiebestücken 8''', 8'''' laufen (1b).
Die Verbindung zwischen der Schubstange 9 und den Schiebestücken 8''', 8'''' wird dabei
von den Federelementen 10'', 10''' realisiert.
Durch eine derartige Ausgestaltung des Schubelements 15'' können bessere Einbauverhältnisse
erzielt werden.
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Nachfolgend
soll die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Fahrwerks 2 erläutert werden:
Ausgehend
von dem in 1 dargestellten Fahrwerk 2 des
sich in Richtung des Pfeiles A bewegenden Fahrzeuges 1 wird
das sich in der 1a bzw. 1b wiedergegebene
Schubelement 15' bzw. 15'' selbsttätig in eine Position überführt, in
der die Achse 7' des
Umlenkrades 6' um
den Betrag X den in Fahrtrichtung liegenden stirnseitigen Anschlag 14' des Fahrwerkträgers 3 überragt,
sowie durch das vorgespannte Federelement 10' (1a) bzw.
die Federelemente 10'', 10''' (1b)
gleichzeitig die Spannung des Zugträgers 13 mit einem
Achsabstand Y der Achsen 7', 7'' der Umlenkräder 6', 6'' sicherstellt.
Die Achse 7'' des Umlenkrades 6'' schlägt dabei am entgegengesetzt
liegenden stirnseitigen Anschlag 14'' des
Fahrwerkträgers 3 an.
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Trifft
das Fahrzeug 1 nachfolgend auf ein zu überwindendes Hindernis 16,
so federt das erste Laufrad 5' in Richtung des Fahrwerkträgers 3 ein (2),
wobei sich der Achsabstand Y im Falle des Schubelements 15' nach 1a durch
Ausfederung des Federelements 10', aufgrund der voneinander weg
laufenden Bewegung des Schiebestücks 8' vom Schiebestück 8'' auf den Achsabstand Y' gemäß 2a vergrößert. Dies
ist bedingt durch die Druckentlastung des Umlenkrades 6' durch den Zugträger 13.
Dies geht gleichzeitig mit einer Vergrößerung des Abstandes X zwischen
Anschlag 14' und
Achse 7' (siehe 1a)
auf den Abstand X' (siehe 2a) einher.
Im Wesentlichen analog vollzieht sich die Bewegung des Schubelements 15'' in seiner weiteren Ausgestaltung
nach 1b. Dabei erfolgt jedoch die Ausfederung der beidseitig
der Schubstange 9 vorgesehenen Federelemente 10'' und 10''' sowie die damit
verbundene Verlagerung der zugeordneten Schiebestücke 8''', 8'''' in Richtung
des Pfeils A, wodurch sich der Abstand X (1b) der
Achse 7' gegenüber dem
Anschlag 14' auf
den Abstand X' vergrößert und
damit auch der Achsabstand von Y auf Y' erhöht
wird (2b).
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Hat
das Laufrad 5' das
Hindernis 16 überwunden
federt es wieder aus, wodurch der Bodenkontakt des Zugträgers 13 hinter
dem Hindernis 16 wieder hergestellt ist. Das Hindernis 16 befindet
sich nunmehr zwischen dem ersten Laufrad 5' und dem zweiten Laufrad 5'' (3). In dieser
Stellung wird zur Vermeidung eines Aufsteigens des Fahrwerkes 2 eine
Zugträgerreserve
unter Beibehaltung einer konstanten Länge des Zugträgers 13 für die weitgehende Umschlingung
des Hindernisses 16 durch den Zugträger 13 benötigt. Diese
wird dadurch bereitgestellt, dass ausgelöst durch das auf den Zugträger 13 einwirkende
Hindernis 16 in Verbindung mit dem Fahrzeuggewicht eine
Druckbelastung des Umlenkrades 6' durch den Zugträger 13 eingeleitet
wird. Dadurch wird das Umlenkrad 6' mit dem Schiebestück 8' entgegen die
Kraft des Federelements 10' des
Schubelements 15' (1a, 3a)
bzw. die Schiebestücke 8''', 8'''' gegen die Kraft
der Federelemente 10'', 10''' des
Schubelements 15'' (1b, 3b)
eingefahren, was in Abhängigkeit
der Größe des Hindernisses 16 und
des Federweges der Federelemente 10'–10''' zur Verringerung
des Abstandes X zwischen Anschlag 14' und Achse 7' (siehe 1a und 1b) auf
den Abstand X'' (siehe 3a und 3b)
und damit auch zu einer Verkleinerung des Achsabstandes Y auf den
Achsabstand Y'' führt. Ihre
Grenze findet diese Verstellmöglichkeit
dann, wenn die Achsen 7' und 7'' an ihren zugehörigen Anschlägen 14' und 14'' zu liegen kommen, womit der geringstmögliche Achsabstand
Y der Achsen 7', 7'' der Umlenkräder 6', 6'' wirksam
wird. Bei der weiteren Hindernisüberwindung
durch die Laufräder 5'' bis 5''''' vollzieht
sich der soeben beschriebene Ablauf in analoger Weise. Haben alle
Laufräder 5' bis 5 das
Hindernis 16 überwunden,
so ist dieser Vorgang abgeschlossen und das Schubelement 15' bzw. 15'' nimmt bei hindernisfreier Weiterfahrt
seine aus den 1, 1a und 1b ersichtliche
Stellung erneut ein.
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Diese
vorstehend dargelegte Funktionsweise des Fahrwerks 2 wird
analog realisiert, wenn das Fahrzeug 1 in eine entgegengesetzte
Fahrtrichtung gemäß dem Pfeil
B der 4 bewegt wird und nachfolgend wiederum ein Hindernis 16 zu überwinden hat.
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Wird
das mit dem Schubelement 15' (1a)
oder Schubelement 15'' (1b)
ausgestattete Fahrwerk 2 über den Zugträger 13 vom
Antriebsrad 11 in Richtung des Pfeils B gemäß 4 in Bewegung
gesetzt, so erfolgt durch den Zugträger 13 eine Druckentlastung
des Umlenkrades 6'' und eine Druckbelastung
des Umlenkrades 6',
wodurch das federvorgespannte Schubelement 15' bzw. 15'' unter Beibehaltung des Achsabstandes
Y der Achsen 7', 7'' der Umlenkräder 6', 6'' seine
Stellung in Bezug auf den Fahrwerkträger 3 dahingehend ändert, dass
dieses in Fahrtrichtung (Pfeil B) und damit seitens des Umlenkrades 6'' ausfährt und seitens des Umlenkrades 6' einfährt (siehe
auch 4a/nur für
Schubelement 15' dargestellt).
Begrenzt wird der maximal mögliche
Verstellweg durch den Anschlag 14' an der Stirnseite des Fahrwerkträgers 3,
an dem vorteilhafterweise die verbreiterte Achse 7' des Umlenkrades 6' anschlägt. Die
Anschläge 14', 14'' werden von den Stirnseiten des
hohlprofilierten Fahrwerkträgers 3 selbst
gebildet.
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Fahrwerk
- 3
- Fahrwerkträger
- 4'–4'''''
- Schwinge
- 5'–5'''''
- Laufrad
- 6', 6''
- Umlenkrad
- 7', 7''
- Achse
- 8'–8'''
- Schiebestück
- 9
- Schubstange
- 10'–10'''
- Federelement
- 11
- Antriebsrad
- 12', 12''
- Andruckrolle
- 13
- Zugträger
- 14', 14''
- Anschlag
- 15', 15''
- Schubelement
- 16
- Hindernis