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Die Erfindung betrifft ein Arbeitsfahrzeug mit zumindest einer front- und/oder heckseitigen Halterung, an der zumindest ein Arbeitswerkzeug, insbesondere ein seitlich ausgreifbares Arbeitswerkzeug, halterbar ist, wobei die Halterung gegenüber einem Fahrwerk des Fahrzeugs über eine zumindest in Höhenrichtung bewegliche Halteeinheit derart halterbar ist, daß die Gewichtskraft eines an der Halterung anmontierten Arbeitswerkzeugs zumindest weitgehend über die Halteeinheit abstützbar ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es ist bekannt, fest an einem Arbeitsfahrzeug gehaltene Anbaurahmen vorzusehen, die ihrerseits große und schwere Arbeitswerkzeuge tragen können, insbesondere solche, die mit Mäh- und/oder Schneidköpfen versehen sind und seitlich ausgreifen können. Um einerseits während der Fahrt ein Federn dieses Anbaurahmens mit dem Fahrzeugaufbau gegenüber dem Fahrwerk zu ermöglichen und andererseits zu verhindern, daß der Fahrzeugaufbau im Einsatz des Arbeitswerkzeugs eine zu große Schräglage einnimmt, ist es bekannt, den Anbaurahmen in einer unteren Ebene am Fahrwerk des Fahrzeugs und in einer oberen Ebene an einer mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen Tragstruktur des Fahrzeugs zu halten, wobei die obere und die untere Ebene über einen Stellzylinder in ihrer Beweglichkeit gegeneinander blockierbar sind. Durch diese Blockierung wird eine zu große Schräglage des Aufbaus verhindert, während in einer freien Schwimmstellung des Stellzylinders das o. g. Mitfedern ermöglicht ist. Eine Lösung für solche Arbeitsfahrzeuge, bei denen an Stelle des festen Anbaurahmens eine Halterung vorgesehen ist, die gegenüber einem Fahrwerk des Fahrzeugs über eine zumindest in Höhenrichtung bewegliche Halteeinheit, eine sog. Aushebeeinheit, abstützbar ist, existiert jedoch nicht.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, für derartige bewegliche Halteeinheiten, die zumindest im wesentlichen die Gewichtskraft des Arbeitswerkzeugs aufnehmen können, jedoch nicht oder kaum ein von diesem einwirkendes Drehmoment, auch eine Abstützung gegen ein hohes Drehmoment erreichen zu können, ohne die Fahrsicherheit zu beeinträchtigen. Insbesondere findet sich das Problem in Verbindung mit Schmalspurfahrzeugen wie etwa einem sog. Multicar.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Arbeitsfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Torsionsrahmen mit Halterung mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die abhängigen Ansprüche 2 bis 13 verwiesen.
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Durch das erfindungsgemäße Arbeitsfahrzeug ist für ein solches Fahrzeug mit zumindest einer front- und/oder heckseitigen Halterung, an der zumindest ein Arbeitswerkzeug, insbesondere ein seitlich ausgreifbares Arbeitswerkzeug, halterbar ist, wobei die Halterung gegenüber einem Fahrwerk des Fahrzeugs über eine zumindest höhenbewegliche und die Gewichtskraft zumindest im wesentlichen tragende Halteeinheit abgestützt ist, eine gute Abstützung eines einwirkenden Drehmoments erreicht. Dies ist dadurch möglich, daß der insgesamt beweglichen Halterung ein Torsionsrahmen zugeordnet ist, der über zumindest ein verstellbares Halteelement in einer ersten Stellung derart mit der Halterung verspannbar ist, daß ein Drehmoment, das von dem Arbeitswerkzeug auf die Halterung eingetragen wird, zumindest nahezu vollständig in den Torsionsrahmen ableitbar ist, und in einer zweiten Stellung derart von der Halterung lösbar ist, daß diese unabhängig von dem Torsionsrahmen bewegbar ist.
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Damit ist einerseits eine verspannter Arbeitsstellung geschaffen, bei der Torsionsrahmen und Halterung miteinander verspannt sind, so daß Drehmomente in den Torsionsrahmen geleitet werden, und andererseits eine Fahrstellung, die eine Entkopplung beider Baueinheiten bildet, so daß die Halterung nur von der Halteeinheit getragen und mit dieser beweglich und auch federnd beweglich ist.
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In der ersten Stellung kann ein Arbeitswerkzeug zum Beispiel über einen Ausleger seitlich ausgreifbar sein und dadurch ein hohes Drehmoment um eine Horizontalachse in die Halterung eintragen, was ohne die Verspannung mit dem Torsionsrahmen zu Schäden führen würde.
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In der zweiten Stellung, der Fahrstellung, ist hingegen das Federungsverhalten der Halteeinheit unbeeinflußt vom Torsionsrahmen, die Halteeinheit ist über ihre eigene Anbindung an einem Fahrwerk beweglich.
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Das Fahrzeug kann zum Beispiel ein Multicar oder ein anderes Schmalspurfahrzeug sein.
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Insbesondere ist für ein komfortables und sicheres Fahren die Halteeinheit mit Teilen des Fahrwerks einfederbar, wohingegen der Torsionsrahmen für eine optimierte Abstützung - zum Beispiel über eine Konsole, an eine Achse des Arbeitsfahrzeugs angebunden ist.
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Günstig kann das zumindest eine verstellbare Halteelement bezüglich der Halterung quermittig und in ihrem oberen Bereich angreifen, so daß ein Verkippen von dieser Anbindung in beide Schwenkrichtungen gleichwertig möglich ist. Auch ein Angreifen von zum Beispiel zwei oder mehr Halteelementen ist dennoch alternativ möglich.
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Besonders günstig ist das zumindest eine verstellbare Halteelement von einem Hydraulikzylinder gebildet ist, da für solche ausgreifenden Arbeitsgeräte und deren Ausleger zumeist ohnehin eine Hydraulik vorhanden ist. Der Hydraulikzylinder benötigt zu seiner Ansteuerung nur eine Hydraulikzelle mit zwei Anschlüssen im Ein- und Ausfahrsinn, ist daher sehr einfach auch nachzurüsten. Anstelle des Hydraulikzylinders sind auch mechanische Spannelemente möglich.
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Weiter kann vorteilhaft der Abstand zwischen Halterung und Torsionsrahmen über ein oder mehrere Vorspannelemente einstellbar sein, die einfach durch in einen Abstandsraum zwischen Halterung und Torsionsrahmen hineindrehbare Stellschrauben gebildet sind. Unabhängig von der Höhe der Vorspannung muß der Hydraulikzylinder stets nur maximal im Ein- oder Ausfahrsinn beaufschlagt werden, was die Ansteuerung denkbar einfach macht.
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Mechanisch günstig umfaßt die Halterung eine im unteren Bereich abgeknickte Halteplatte, die rückseitig mit zumindest drei Anschlußmöglichkeiten für seitliche Lenker und einen quermittigen oberen Lenker der Halteeinrichtung sowie mit einer weiteren Anschlußmöglichkeit für das zumindest eine Halteelement versehen ist.
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Weiter ist es für eine hohe Stabilität bei gleichzeitig geringem Gewicht hilfreich, wenn der Torsionsrahmen an seinem äußeren Ende einen Querträger aufweist, der mit dem unteren Ende der Halterung verspannbar ist.
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Dabei kann der Torsionsrahmen zwischen seiner achsseitigen Anbindung und seinem äußeren, mit der Halterung verspannbaren Ende für eine hohe Drehmomentfestigkeit zumindest zwei nebeneinander angeordnete Stäbe oder Rohre aufweisen. Hier sind in der Zeichnung drei parallele Rohre nebeneinander vorgesehen.
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Insbesondere haben die Rohre oder Stangen einen Durchmesser von weniger als 80 Millimetern, so daß sie auch bei nur geringer Bodenfreiheit eingesetzt werden können.
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Besonders vorteilhaft beträgt die Gesamtaufbauhöhe des Torsionsrahmens unterhalb der Unterkante der Halterung weniger als 150 Millimeter, um einen solchen Torsionsrahmen auch bei kleinen Fahrzeugen mit geringer Bodenfreiheit Verwendung finden zu können.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung.
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In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine Ansicht eines beispielhaften, erfindungsgemäß ausgebildetes Arbeitsfahrzeugs von links bezüglich der Fahrtrichtung in Betriebsstellung in gespannter Stellung des Torsionsrahmens zur Halterung, so daß das Drehmoment eines - nicht gezeichneten - seitlich ausgelegten Arbeitswerkzeugs abgefangen werden kann,
- 2 eine ähnliche Stellung wie 1, jedoch in Fahrstellung, in der die Spannung von Torsionsrahmen und Halterung zueinander gelöst ist,
- 3 eine Einzelteilansicht des Torsionsrahmens mit der Halterung und der auf und ab beweglichen und fahrwerkseitig angebundenen Halteeinheit in Stellung nach 1,
- 4 eine ähnliche Ansicht wie 3, jedoch in Fahrstellung nach 2,
- 5 das Arbeitsfahrzeug nach 1 in Ansicht von schräg vorne,
- 6 eine ähnliche Ansicht wie 5, jedoch leicht von schräg unten gesehen,
- 7 eine ähnliche Einzelteilansicht wie in 3, jedoch als perspektivische Ansicht von schräg vorne,
- 8 die Teile nach 7 in Ansicht von vorne, auf die Fahrtrichtung bezogen.
- 9 die Teile nach 7 in perspektivischer Ansicht von schräg hinten.
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Das in 1 dargestellte und insgesamt mit 1 bezeichnete Arbeitsfahrzeug bildet hier ein selbstfahrendes Fahrzeug aus, was nicht zwingend ist. An das Arbeitsfahrzeug 1 ist zumindest eine front- oder heckseitige und insgesamt bewegliche Halteeinheit 3 für eine ausgreifende Halterung 2 anmontiert. Hier ist eine frontseitig gehaltene Halterung 2 gezeichnet. Die Halteeinheit 3 ist hier zumindest auf und ab beweglich und umfaßt in der Ausbildung gemäß der Zeichnung zwei untere Lenker 5a und einen bezüglich der Querrichtung zentralen oberen Lenker 5b - in den 3 und 4 eingezeichnet -, so daß insgesamt für die Halterung 2 eine Dreipunktanbindung gebildet ist.
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An der Halterung 2, die hier im wesentlichen die Form einer aufrechten oder leicht schräg stehenden Halteplatte aufweist, ist zumindest ein Arbeitswerkzeug, insbesondere ein seitlich ausgreifbares Arbeitswerkzeug, hier nicht gezeichnet, halterbar. Dieses Arbeitwerkzeug kann zum Beispiel einen Mäh-, Schneid- oder Fräskopf oder auch einen Räum- oder Reinigungskopf mit montierenden Borsten oder ähnliches umfassen. Es können eine oder mehrere horizontal rotierende Schneid- oder Schlagwalzen vorgesehen sein. Insbesondere in Betriebsstellung mit quer ausgreifender Auslage gegenüber der Fahrtrichtung F des Fahrzeugs 1 ergibt sich durch die Auslage mit dem schweren Arbeitskopf ein hoher Drehmomenteintrag um eine horizontale Fahrzeuglängsachse L. Der Ausleger kann höhen- und winkelverstellbar sein und insbesondere auch zu beiden Seiten ausgelegt werden.
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Die Halterung 2 selbst ist gegenüber einem Fahrwerk 4 des Fahrzeugs 1 über die bewegliche Halteeinheit 3 derart halterbar, daß die Gewichtskraft des an der Halterung 2 anmontierten Arbeitswerkzeugs über die Halteeinheit 3 abstützbar ist, nicht jedoch das eingetragene hohe Drehmoment. Die Halteeinheit 3 umfaßt zwei untere Lenker 5a sowie einen oberen Lenker 5b, der in der Zeichnung in den 3 und 4 gut erkennbar ist. Der obere Lenker 5b sitzt bezüglich der Querrichtung Q mittig, die unteren Lenker 5a sitzen bezüglich der Querrichtung Q weiter außen. Insgesamt ist die Halterung 2 damit an drei Lenkern 5a, 5b der Halteeinheit 3 in Dreipunktanordnung gehalten. Alle Lenker 5a, 5b greifen gelenkig an der Halterung 2 an. Die Halteeinheit 3 ist zudem an ihrer der Halterung 2 abgewandten Seite über horizontale Querachsen 21 (Lenker 5a) bzw. 14 (Lenker 5b) gehalten. Die Halterung 2 ist so über diese Halteeinheit 3 höhenverlagerbar um die Achsen 14, 21 und kann beispielsweise zur An- oder Demontage von Arbeitswerkzeugen über einen eigenen Antrieb 23, zum Beispiel einen Hydraulikzylinder, bis auf Straßenniveau abgesenkt werden. Es ist daher kein gesondertes Hebewerkzeug erforderlich, um das Arbeitswerkzeug zu seiner Montage anzuheben, sondern dies kann aus seiner auf dem Boden liegenden Position heraus über die Halteeinheit 3 angehoben werden. Die Halteeinheit 3 wird daher häufig auch als Aushebeeinheit bezeichnet.
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Das Arbeitsfahrzeug 1 kann beispielsweise als Multicar, als Schmalspurtraktor oder ähnliches ausgebildet sein, um damit einen flexiblen Einsatz auch in engen Bereichen zu ermöglichen. Auch größere, LKW-ähnliche Fahrzeuge oder Schlepper sind möglich.
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Der Halterung 2 ist, um der oben beschriebenen Drehmomenteinwirkung standhalten zu können, ein sog. Torsionsrahmen 6 zugeordnet. Dieser ist über zumindest ein verstellbares Halteelement 7 in einer ersten Stellung derart mit der Halterung verspannbar, daß ein äußeres Drehmoment, das von dem Arbeitswerkzeug auf die Halterung 2 eingetragen wird, zumindest nahezu vollständig in den Torsionsrahmen 6 ableitbar ist. In einer zweiten, hier gegenteiligen Extremstellung ist der Torsionsrahmen 6 derart weit von der Halterung 2 lösbar oder entspannbar, daß diese im Rahmen gewisser Grenzen unabhängig von dem Torsionsrahmen 6 bewegbar ist, also leicht gekippt oder gefedert oder insgesamt angehoben oder abgesenkt werden kann.
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Im einzelnen weist der Torsionsrahmen 6 an seinem äußeren Ende, hier also an seinem in Fahrtrichtung F vorderen Ende, einen Querträger 8 auf, der mit dem unteren Ende der Halterung 2 verspannbar ist.
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Auf der anderen Seite ist der Torsionsrahmen 6 an eine Fahrzeugachse 9, hier die Vorderachse, über zum Beispiel eine tragende Konsole 10, fest, aber gelenkig angebunden.
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Um der seitlichen Verwindung entgegenwirken zu können, kann der Torsionsrahmen 6 einen quaderartigen flachen Körper oder andere verschiedene Rahmenkonstruktionen umfassen. Hier sind zwischen der Konsole 10 und dem mit der Halterung 2 verspannbaren Ende, hier also dem Querträger 8, zumindest ein großes Rohr oder zwei oder drei nebeneinander angeordnete Stäbe oder Rohre 11, 12, 13 vorgesehen, die jeweils über Gelenke 24 an die Konsole 10 angebunden sind. Für diese Gelenke 22 reicht hier ein Freiheitsgrad, um eine Auf- und Abbewegung der Rohre oder Stangen 11, 12, 13 bei der Auf- und Abbewegung der Aushebeeinheit 3 mit zu ermöglichen. Gemäß der Zeichnung liegen dabei drei gleich dimensionierte Rohre 11, 12, 13, zum Beispiel aus Stahl, horizontal nebeneinander.
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Diese Rohre oder Stangen 11, 12, 13 haben hier einen Durchmesser von weniger als 80 Millimetern, zum Beispiel von 60 Millimetern, was sehr günstig ist, um die Gesamtaufbauhöhe des Torsionsrahmens 6 gering zu halten und damit eine große Bodenfreiheit des Fahrzeugs 1 zu sichern. Die Rohre oder Stangen 11, 12, 13 können in sich gebogen, abgekröpft oder anders geformt sein.
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Besonders günstig läßt sich so mit den mehreren Rohren oder Stangen nebeneinander erreichen, daß die Gesamtaufbauhöhe des Torsionsrahmens 6 unterhalb der Unterkante der Halterung 2 weniger als 150 Millimeter beträgt. In 1 wird deutlich, daß die Bodenfreiheit durch den Torsionsrahmen 6 kaum beeinträchtigt ist.
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Die Halterung 2 an sich umfaßt eine im unteren Bereich abgeknickte Halteplatte, die rückseitig mit zumindest drei Anschlußmöglichkeiten für die oben schon genannten beiden seitlichen Lenker 5 und einen quermittigen oberen Lenker der Halteeinrichtung 2 sowie mit einer weiteren Anschlußmöglichkeit für das zumindest eine Halteelement 7 versehen ist. Ein Anbau einer solchen Halterung 2 beispielsweise an die Dreipunktaufnahme eines Schleppers ist möglich.
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Über die unteren Lenker 5a, die ihrerseits über Querachsen 14 beweglich am Fahrwerk 4 gehalten sind, und den oberen Lenker 5a und seine gelenkige Anbindung über die Querachse 21 ist mit dem Antrieb 23 eine Auf- und Abbewegung der Halterung 2 möglich. Die Halteeinheit 3 wird daher häufig auch als Aushebeeinheit bezeichnet.
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Diese Beweglichkeit ist in der o. g. zweiten Stellung, also der Fahrstellung, ermöglicht, in der durch Lösung der Halterung 2 vom Torsionsrahmen 6 (sh. z. B. 2 und 4) die Beweglichkeit der Halteeinheit 3 über die Querachsen 14, 21 am Fahrwerk 4 stattfinden kann.
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Dann ist die Halteeinheit 3 mit Teilen des Fahrwerks 4 einfederbar, wohingegen der Torsionsrahmen 6 in seiner Anbindung an die Vorderachse 9 fest angebunden sein kann.
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Die o. g. erste Stellung, in der der Torsionsrahmen 6 mit der Halterung 2 mittelbar oder unmittelbar verspannt ist, bildet hingegen eine Arbeitsstellung. In dieser ist die Halterung durch den fest damit verspannten Torsionsrahmen stabilisiert, so daß ein Arbeitswerkzeug seitlich ausgreifen kann und dadurch ein hohes Drehmoment um eine Horizontalachse in die Halterung eintragen kann.
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Wie zum Beispiel aus der Ansicht von schräg hinten (9) deutlich wird, kann das zumindest eine verstellbare Halteelement 7 bezüglich der Halterung 2 quermittig und in ihrem oberen Bereich angreifen. Durch diese quermittige Anbindung ist eine Kipp- oder auch Schwenkbewegung nach links und rechts in entspannter Stellung in gleicher Weise möglich.
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Besonders einfach und zuverlässig ist das zumindest eine verstellbare Halteelement 7 von einem Hydraulikzylinder gebildet. Dieser benötigt nur zwei Anschlüsse für eine Einfahr- und für eine Ausfahrbeaufschlagung des Kolbens. Beim Einfahren des Kolbens findet das Verspannen in die o. g. erste Stellung, die Arbeitsstellung statt, beim Ausfahren des Kolbens wird hingegen eine Abstandsfuge 15 von wenigen Zentimetern zwischen dem Querträger 8 und dem unteren Ende der Halterung 2 geöffnet, so daß ein auf die Halterung 2 einwirkendes Drehmoment nicht mehr von dem Torsionsrahmen 6 abgefangen wird. Diese gelöste Stellung kann durch eine starre Ausfahrstellung des Hydraulikzylinders 7 oder eine Schwimmstellung erreicht werden.
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Als Zusatzfunktion ist der in Höhenrichtung gemessene Abstand zwischen Halterung 2 und Torsionsrahmen 6 über ein oder mehrere Vorspannelemente 16 einstellbar. Dadurch läßt sich eine Vorspannung dieser Einheiten zueinander erreichen. Die einzuhaltenden Toleranzen auch bei einer Nachrüstung eines solchen Torsionsrahmens 6 sind daher sehr groß, so daß die Nachrüstung erleichtert ist.
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Hier sind bezüglich der Fahrzeugquerrichtung Q zwei zueinander beabstandete Vorspannelemente 16 vorgesehen, die durch in einen Abstandsraum 15 zwischen Halterung 2 und Torsionsrahmen 6 hineindrehbare Stellschrauben gebildet sind. Durch Ausdrehen wird der Torsionsrahmen 6 in verspannter Stellung weiter unten unter der Halterung, die Abstandsfuge 15 ist dann auch in verspannter Stellung nicht ganz geschlossen, sondern die Stellschrauben 16 haben dann einen distanzierenden Kontakt zum unteren Rand der Halterung 2.
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Auch wenn der Abstand variiert, kann der Kolben zum Einstellen der verspannten Stellung stets mit vollem Systemdruck im Einfahrsinn beaufschlagt werden und erreicht dann je nach Ausfahrstellung der Stellschrauben 16 eine unterschiedliche untere Endstellung.
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Es bedarf keiner besonderen Steuerung des einstellbaren Halteelements 7. Dieses ist über eine einfache Hydraulikzelle, die üblicherweise ohnehin im Fahrzeug 1 vorhanden ist, mit zwei Anschlußleitungen 18, 19 zu beaufschlagen. Auch eine Nachrüstung der gesamten Torsionsrahmens mit einer gegenüber einer üblichen Halterung veränderten Halterung 2 ist damit sehr einfach möglich. Die Halterung 2 muß dabei nur insoweit verändert werden, als die obere quermittige Anschlußmöglichkeit für das verstellbare Halteelement 7 vorgesehen sein muß. Ein Sperrblock 17 kann sicherstellen, daß das Halteelement in seiner ein- oder ausgefahrenen Stellung bleibt, auch wenn keine Druckbeaufschlagung mehr stattfindet. Bei einer Ausbildung als Hydraulikelement muß am Halteelement 7 der Systemdruck daher nur kurz für die Bewegung des Kolbens angelegt werden.
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Ein solcher Torsionsrahmen 6 mit einer Halterung 2 zum Anbau an ein Arbeitsfahrzeug, so daß dieses die o. g. Eigenschaften erhält, ist gesondert handelbar und daher hier auch gesondert beansprucht.
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Die Möglichkeit eines Fahrzeugs, wie etwa eines Multicars, das bisher nur mit zentralen Werkzeugen betrieben wurde, die zwar eine Gewichtskraft, jedoch kein nennenswertes Drehmoment um eine Fahrzeuglängsachse L einbringen, sind so mit der Erfindung erheblich erweitert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Arbeitsfahrzeug,
- 2
- Halterung,
- 3
- bewegliche Halteeinheit
- 4
- Fahrwerk,
- 5a
- untere Lenker,
- 5b
- oberer Lenker,
- 6
- Torsionsrahmen,
- 7
- verstellbares Halteelement,
- 8
- Querträger,
- 9
- Fahrzeugachse,
- 10
- tragende Konsole,
- 11
- Rohr oder Stange,
- 12
- Rohr oder Stange,
- 13
- Rohr oder Stange,
- 14
- Querachse,
- 15
- Abstandsfuge,
- 16
- Vorspannelemente,
- 17
- Sperrblock,
- 18
- Anschlußleitung,
- 19
- Anschlußleitung,
- 20
- Gelenk zum Rohr oder Stange,
- 21
- Querachse,
- 23
- Antrieb für Auf- und Abbewegung,
- F
- Fahrtrichtung,
- L
- Fahrzeuglängsachse,
- Q
- Fahrzeugquerrichtung
