DE2248449A1

DE2248449A1 - Ueberrollschutzkabine

Info

Publication number: DE2248449A1
Application number: DE19722248449
Authority: DE
Inventors: Howard Edward Stuller
Original assignee: Clark Equipment Co
Current assignee: Doosan Bobcat North America Inc
Priority date: 1971-10-04
Filing date: 1972-10-03
Publication date: 1973-04-12
Also published as: BR7206879D0; FR2155542A5; GB1370978A; CA961533A; AU464690B2; AU4705572A; US3768856A; JPS4844920A; ZA726697B

Description

Überrollschutzkabine.

Die Erfindung bezieht sich auf Schutzanordnungen für den Fahrer auf einem Fahrzeug, insbesondere bei gelandegängigeη Geräten, wobei der Fahrer über dem Boden in einer Kabine oder einem Cockpit sitzt, in denen die Lenkung und die anderen Steuerungen des Fahrzeugs angeordnet sind.

Geländegängige Geräte wie selbstfahrende Schrapper, Kippfahrzeuge, Raupen u. dgl. müssen oft in grobem Gelände arbeiten. Ein selbstfahrender S 'hrapper hat eine Zugmaschine, auf der der Fahrer fährt und an deren Rückseite ein Schrapper angelenkt ist. In hügeligem oder bergigem Gelände werden oft Einschnitte in den Hügeln angebracht, bei denen das Gelände auf der einen Seite des Einschnitts ansteigt'und auf der anderen Seite abfällt. Wenn der Fahrer nun die Zugmaschine nach der Durchführung eines Schnittes zu scharf bergauf lenkt, tritt eine Verlagerung des Schwerezentrums des selbstfahrenden Schrappers ein, die einen gefährlichen Überrollzustand heraufbeschwört.

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Raupen können bei mäßigen Steigungen verwendet werden« Obwohl jedoch diese Maschinen offensichtlich standfest erscheinen, können sie doch leicht umgekippt werden, wenn nicht Vorsicht waltet.¹ Ein Raupe';' das - scheinbor einen großen Sicherheitsbereich aufweist, kann plötzlich auf die Seite kippen, wenn e,s mit der höheren Raupe über einen Stein ffihrt und im gleichen Moment mit der niedrigeren Raupe in ausgehöhlten oder weichen Grund gerät.

Hin belfidenes Kippfahrzeug ist dem überrollen besonders ausgesetzt, wenn die Lademulde in die Entladesteilung angehoben Wifil und wenn dabei die Hinterräder auf einer Steigung stehen. Jedes Anheben der Lademulde verlagert das Schwerezentrum derselben rasch hügelabwärts. Das auftretende Verdrehungsmoment führt entweder zu einem Bruch der Kipplager der Lademulde oder zu einem Umkippen des ganzen Lastwagens.

Es ist bekannt den Fahrer durch Überrollbügel oder irgendwelche anderen schweren Konstruktionsteile zu schützen, die sich über den Platz des Fahrers erstrecken und ihn im Fall eines Überrollunfalls gegen Verletzungen schützen, wo das Gewicht des Fahrzeuges sonst den Fahrer möglicherweise zerquetschen-würde. Diese Schutzmaßnahmen sind bis zu einem gewissen Punkt erfolgreich und sicherlich besser als ein offenes Cockpit, aber sie stören wegen ihrer Abmessungen und Anordnung häufig die freie Sicht des Fahrers.

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Weiterhin machen die bekannten Arten des Überrollschutzes es schwierig^den Bereich des Fahrercockpits zu umschließen, um ihn und die Steuerorgane des.Fahrzeugs vor dem Wetter zu schützen, und, was noch wichtiger ist, um einen vollständigen allseitigen Schutz gegen kleine Objekte zu liefern, die von den Reifen hochgeschleudert werden und die sonst von den bekannten Vorrichtungen nicht aufgehalten werden können.

Erfindungsgemäß umfaßt ein Fahrzeug eine Schutzanordnung, die. den Fahrer aufnimmt um! öl non Hnjmboroj oh umnohlioßt, und olno kr'ltlncho Zorio um dlo FahrerponLti on herum definiert. Mit der Schutzanordnung ist eine bewegungsbegrenzende Anordnung verbunden, die eine begrenzte gekrümmte Bewegung um eine Achse parallel zur Mittellinie des Fahrzeugs zuläßt, wenn einen gewissen Minimalwert überschreitende Lasten auftreten, die: sonst die»Neigung hätten, die Schutzanordnung bis in die kritische Zone um. den Fahrer herum zusammen zu drücken. Die überschüssige Energie wird durch Verformung der bewegungsbegrenzenden Anordnung vernichtet.

Die bewegungsbegrenzende Anordnung¹ des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist ein Paar steifer Lenker, von denen der eine nahe der Oberseite der Schutzanordnung und der andere nahe deren Unterseite angebracht ist, wobei beide Lenker an ihrem unteren Ende an einem der Seitenträger des Fahrzeugrahmens angebracht, sind. ' \

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Die Schutzanordnung kann die Gestalt eines relativ leichten Kabinengehäuses mit Seitenwänden aus Blech haben. "Zur Schaffung einer einwandfreien Sicht nach allen Richtungen kann eine große Fensterfläche vorgesehen sein. Das Kabinengchäuse kann gewöhnlichen seitlichen Stoßen widerstehen, verlagert oder verfor.rnt sich aber in einer Uborrollsituation, In der das gesamte Gewicht des Fahrzeuges einwirken kann. ,' Dabei wird die Energie, die tni-Kii bei/ im.11 \en Rc- irciij uhcr±chreitel· und das Kabinengehäuse bis in die kritische Zone des Fahrers hineijn zusammendrücken würde, dadurch absorbiert, daß die tiewegungsbegrenzende Anordnung verschwenken kann, so daß die Gestalt des Kabinengehäuses aufrecht erhalten bleibt.

Weiterhin sind Teile des Fahrzeugaufbaus, die sich im Weg der Verlagerung des Kabinengehäuses befinden, so ausgebildet, daß sie vor dem Kabinengehäuse zusammenbrechen oder zusammengedrückt werden, so daß sie als Reserve- oder zusätzliche Energie absorbierende Anordnung dienen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Fahrzeugs, bei dem der Fahrersitz innerhalb einer Schutzanordnung untergebracht ist, die entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung als Kabinengehäuse ausgebildet ist, das durch begrenzende Lenker schwenkbar an den Seiten-

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trägern des Fahrzeugrahmens angelenkt ist|

Fig. 2 ist eine teilweise Rückansicht des Kabinengehäuses und der bewegungsbegrenzenden Lenker, wobei der normale statische Zustand in ausgezogenen Linien, der aktive oder energievernichtende Zustand in strichpunktierten Linien dargestellt ist;

Fig. 3 und 4 sind Ansichten des Kabinengehäuses und der Anordnung der begrenzenden Lenker von links bzw. von rückwärts.

Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 10, das beispielsweise die Zugmaschine einer selbstfahrenden Schrappereinheit ist, obwohl die Erfindung nicht auf selbstfahrende Schrapper beschränkt ist und gleichermaßen für jedes Fahrzeug anwendbar ist. Besonders geeignet ist sie jedoch für motorisierte Geländegeräte, die normalerweise in rauhem Gelände arbeiten müssen. Das Fahrzeug 10 weist einen Aufbau 12 auf, der auf mit Seitenabstand angeordneten, sich in Längsrichtung .erstreckenden rechten bzw. linken Rahmenseitenträgern 1J>_S 14 auf den einander gegenüberliegenden Seiten der Fahrzeugmittellinie angebracht ist. Am vorderen Ende der Seitenträger 13>l4 und zwischen denselben ist ein Motorraum vorgesehen. Der Motorraum wird zumindest teilweise von einer Motorabdeckung oder Motorhaube 15 umschlossen. Der Fahrer 1? ist oberhalb UiId₁ seitlich außerhalb des linken Seitenträgers 14 angeordnet. Der Fahrersitz VJ ist von drei kritischen Zonen umgeben, die sich vertikal oberhalb und unterhalb desselben, davor und dahinter und

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zu beiden Sei ton erstrecken: die Zone A umfaßt allgemein den Bereich des Kopfes und der Brust des Fahrers; die Zone B umgibt den Leib und die Zone C umgibt die Beine und den Fnßbereich. Diese Zonen A,B und C definieren für einen sitzenden Fahrer kritische Schutzzonen für eine Oberrollschutzanordnung, entsprechend den Charakteristiken und Abmessungen für Fahrer von Bau- und Industriefahrzeugen, wie sie durch den SAE-Standard J-397 vorgeschrieben sind.

Die kritischen Zonen A,B und C entsprechen allgemein der Konfiguration eines sitzenden Fahrers und werden von einem Sitzbezugspunkt im unteren rückwärtigen Bereich des Sitzes aus gemessen. Sie betragen vertikal h?„ bis 44 Zoll, seitlich ungefähr 28 Zoll' und in der vorwärts und rückwärts gelegenen Richtung an der geräumigsten Stelle 33 bis 37 Zoll. Die Zone C wird von der Vorderseite des Sitzes aus gemessen und beträgt etwa 16 bis 18 Zoll. Diese Abmessungen sind nur orientierungshalber angegeben und erstrecken sich vornehmlich auf einen sitzenden Fahrer. Natürlich kommen bei anderen Umständen andere Abmessungen der kritischen Zonen inflage: beispielsweise, wenn der Fahrer beim Betrieb des Fahrzeugs normalerweise steht.

Die kritischen Zonen A, B und C und der Fahrer sind von einer Schutzanordnung bzw. einem Kabinengehäuse 20 umgeben, das eine Oberseite, eine Unterseite und Seitenwände 25,26,27,28,29 bzw. 30 aufweist. Wie in den

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Fig. 3 und 4 dargestellt ist, ist das Kabinengehäuse 20 mit einem leichten Rahmen versehen und besitzt eine Abdeckung aus Blech mit Fensteröffnungen in den Seitenwänden, die dem Fahrer' eine· allseitige Sicht gestatten. Ein Kastenrahmen mit vorderen und rückwärtigen Eckpfosten 31*32 unterstützt die Oberseite 25, die linken und rechten Seitenwände 27,28 und die vorderen und rückwärtigen Wandungen 29,30. " Die linke Seitenwandung 27 hat eine bei 34 angelenkte Tür, die geöffnet werden kann, um dem Fahrer den Zugang zu dem Gehäuse und dem Sitz 17 zu gestatten.

Das Kabinengehäuse 20 ist in der rechten hinteren Ecke 37 auf einem vertikalen Befestigungsstück 35 abgestützt, das an dem linken Seitenträger 14 angeschraubt ist und sich von dort nach oben erstreckt, um an einem Teil der Unterseite 26 angebracht zu werden, die nach hinten ansteigt. Ein zweiter vertikaler BoiVjnt.i Kun^nwlnkol j$B Int in dor NHho dor rechten vorderen Ecke 4o des Kabinengehäuses 20 angeschraubt, erstreckt sich von dort nach unten und ist an dem Träger 14 angebracht. Die Befestigungsstücke 35.» 38 bilden einen Teil der energieverniohtenden Anordnung, deren Funktion .nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird.

. In dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel erstrecken sich zwei steife bewegungsbegrenzende Lenker 41,42, von denen der eine an der äußeren horizontalen Unterkante

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des Kabinengehäuses 20 und der andere an der rechten vertikalen Kante schwenkbar angebracht ist, nach unten und zur Seite und sind mit ihren unteren Enden 43, 44 an dem linken bzw. rechten Seitenträger 14,13 schwenkbar angebracht. Der steife Lenker 4l ist am oberen Ende 45 an einem sich in Längsrichtung erstreckenden Befestigungswinkel 46 angebracht, der etwa in der Mitte des Kabinengehäuses eine Befestigungslasche 47 trägt. Der linke Seitenträger 14 besitzt gegenüber der B'jfontip-.untfnlasohe 47 eine nefestiRun^nlascho Ι\ίΊ, fin flor dan iinlore lind« 43 flor; T.onkorn fichwonkbar angebracht; ist. In ähnlicher Weise ist der Lenker 42 mit seinem oberen Ende 49 an einer Befestigungslasche 50 schwenkbar angebracht, die an der Oberseite des Kabinengehäuses 20 an der rückwärtigen Seite der Seitenwand 28 befestigt ist. Der Lenker 42 erstreckt sich nach unten und seitlich und ist an seinem unteren.Ende 44 an einer Befestigungslasche 51 angebracht, die von dem rechten Seitenträger 13 getragen wird.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Kabinengehäuse 20 wegen der schwenkbaren Verbindung der steifen Lenker 41,42 mit den Seitenträgern die Neigung hat, räumlich um eine zwischen den unteren Enden der Lenker gelegene, sich in Längsrichtung parallel zur Mittellinie des Fahrzeugs erstreckende Achse zu verschwenken, wenn nicht die Befestigungsstücke 35,38 wären. Dieser gekrümmte mögliche Bewegungsweg ist ,in der Phantomanaicht

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der Fig. 2 dargestellt, bei der angenommen ist, J daß eine Seitenkraft auf das Kabinengehäuse ausgeübt worden ist, die zur seitlichen Verlagerung desselben ausreichte. Dies,e Beanspruchung j verbiegt oder verformt die Befestigungsstücke 35,38 und verschwenkt di^Lenker 41,42 nach aufwärts und zur Seite in Richtung der wirkenden Kraft. Die Lenker jedoch versteifen das Kabinengehäuse und halten es gegen ein zusammengedrückt-werden in die kritischen Zonen A, B und C hinein aufrecht, während sie eine gewisse Verformung zulassen und auf diese Weise einen Anteil der überschüssigen Energie absorbieren, so daß die Integrität der kritischen Zone erhalten bleibt.

. Die Konstruktion des Aufbaus des Fahrzeuges in dem vorgesehenen Bewegungsweg des Kabinengehäuses, beispielsweise des Aufbauteils 53 in Fig. 2, ist relativ leicht und diese Gehäuseteile werden daher eher deformiert werden als daß das Kabinengehäuse 20 einknickt, so daß sie als eserve- oder zusätzliche .energieverzehrende "Anordnung wirken.

Im Fall einer vertikal nach unten gerichteten Belastung des Kabinengehäuses, die auftreten kann, . wenn das Fahrzeug vollständig auf den Kopf gestellt wird, verschwenken die Lenker 4l,42 nach unten und außen und es wird die Verformung des Kabinengehäuses und der Befestigungsstücke 35*38 in einer entsprechenden Richtung eintreten.

In beiden Fällen gehen die Lenker 41,42 aus einem statischen Zustand, in dem sie keine aktive Belastung erfahren,, in einen energieabsorbierenden Zustand über, in dem sie Kräfte

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auf die Seitenträger Ij5, 14 übertragen, die diejenigen Kräfte überschreiten, die zu einem Zusammengedrückt-werden des Kabinengehäuses in die kritischen Zonen A,B und C hineinführen würden.

Beim Konstruieren des Kabinengehäuses für den Uberrollschutz an einem bestimmten Fahrzeug muß ein Entwurfskriterium das maximale Fahrzeuggewicht für die Fahrzeugserie sein, auf der das Kabinengehäuse eingesetzt werden soll. Für die Zugeinheiten einer Serie von selbstfahrenden Schrappern kann das Gewicht der ZuReinheit von 7>5 bis 10 t schwanken. Die nvinimale Aufnahmefähigkeit des Uberrollschutzes sollte dann oberhalb dieses Energieabsorptionsfaktors liegen, der ohne weiteres die Erfordernisse der schwersten Antriebseinheit überschreiten kann,' auf der das Kabinengehäuse eingesetzt werden soll. Beispielsweise ist bei einem 10 t Fahrzeug die berechnete minimale Seitenlast IjJ t und die; minimale vertikale Last 10 t, wenn das Fahrzeug auf dem Kopf steht. Diese Lasten würden eine tatsächliche seitliche Verlagerung des Kabinengehäuses an dessen Oberseite von weniger als 8,5 Zoll und eine vertikale Niederdrückung von ungefähr 0,75 Zoll ergeben. Aus diesen Kräften und Verlagerungen kann geschlossen werden, daß die minimale Energieabsorption bei diesem Fahrzeuggewicht ungefähr 110 000 Zoll χ kg betragen sollte. Die energieabsorbierende Anordnung ist entsprechend mit diesem Wert als minimaler Fähigkeit zur Energiedissipation zu konstruieren.

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Claims

Clar'k Equipment Company in Buchanan/Michigan (V.St,.A.)

Patentansprüche.

L1. Fahrzeug mit einem Rahmen, einem Raumbei*e±Oh oberhalb des Rahmens, in dem sich die Pahrerposition befindet, und mit einer kritischen Schutzzone für den Fahrer, die sich· nach vorwärts und rückwärts, vertikal nach oben und unten und nach beiden Seiten der Fahrerposition erstreckt und in der der Fahrer normalerweise geschützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Absorption von Energie vorgesehen n.1n<], el Io ο inen, normalen ntatlnohon ZunV.and und' einen ukllvon, οnortfIevorzehrendοη Zunland aufweinen und eine die kritische Zone umschließende Schutzanordnung (20) für den Fahrer umfassen, daß Teile der Mittel um eine parallel zur Längsmittellinie des Fahrzeuges gelegene Achse verschwenken können, wenn quer zu der Achse eine oberhalb einer Minimalkraft gelegene Kraft senkrecht,zu der Achse auf die Schutzanordnung (20) einwirkt, und daß mit den Teilen verbundene Begrenzungsmittel -(41,42) vorgesehen sind, die einen bestimmten Betrag an gekrümmter Bewegung um die Achse zulassen, wenn die Minimalkraft

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BAD ORtQtNAt

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überschritten wird, wodurch die weitere Energie, die sonst die Schutzanordnung (20) in die kritische Zone hinein zusammendrücken würde, vernichtet wifd.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzanordnung (20) seitlich oberhalb der Mittellinie des Fahrzeugs versetzt ist.
3· Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß der Fahrzeugrahmen zwei Seitenabstand aufweisende, sich in Längsrichtung erstreckende Seitenträger (13,14) auf einander gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie des Fahrzeugs (10) aufweist und daß die Begrenzungsmittel (41,42) ein längliches formsteifes Element umfassen, das an einem Ende am unteren Teil der Schutzanordnung (20) angebracht ist, sich zur Seite und nach unten erstreckt und mit dem unteren Ende schwenkbar an einem der Seitenträger (13,14) angebracht ist.
4. Geländegängiges Fahrzeug mit einem Aufbau, einem diesen tragenden Rahmen, der zwei Seitenabstand aufweisende, sich in Längsrichtung erstreckende linke und rechte Seitenträger auf einander gegenüberliegenden Seiten der Fahrzeugmittellinie aufweist, mit einem Gehäuse zur Unterbringung des Fahrers, welches Wandungen aufweist, die von der Position des Fahrers aus mit Abstand nach beiden Seiten, nach vorn und hinten und mit vertikalem Abstand gelegen sind, und welches oberhalb der Seitenträger und gegenüber der Mittellinie des Fahrzeug versetzt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

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jeweils an einem der Seitenträger (13,14) sich quer zur Fahrzeugmittellinie erstreckende, mit dem Gehäuse (20) verbundene Begrenzungsmittel (41,42) schwenkbar angebracht sind, daß Befestigungsmittel (35*38) vorgesehen sind, die das Gehäuse (20) über den Seitenträgern (13,14) tragen, daß die Begrenzungsmittel (4l,42) eine gekrümmte Bewegung des Gehäuses (20) um eine parallel zur Fahrzeugmittellinie gelegene Achse in einem bestimmten Umfang zulassen, wenn eine seitliche oder vertikale Last an dem Gehäuse (20) angreift, die oberhalb einer Minimallast liegt, und daß das Gehäuse (20), die Begrenzungsmittel (41,42) und die Befestigungsmittel (35/38) verbogen und deformiert werden können, wobei überschüssige Energie vernichtet wird, die sonst-ein Zusammengedrückt^ .werden des Gehäuses (20) bis in den Fahrer zur Folge hätte.
5. Geländegängiges Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse, urn" die das Gehäuse (?0) verschwenken kann, zwischen den Seitenträgern (13,14) liegt und das Gehäuse (20) außerhalb des linken Seitenträgers (14) angeordnet ist»
6. Geländegängiges Fahrzeug"nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß di@ Begrenzungsmittel zwei Lenker umfassen, von denen der erste (42) nahe der Oberseite des Gehäuses (20) und der zweite (4X) nahe der Unterseite des Gehäuses (20) angebracht ist, und daß der erste Lenker (42) seitlich nach

BAD ORIGINAL

unten bis zu einer verschwenkbaren Befestigung seines unteren Endes (44) an dem rechten Seiten träger (13) verläuft und der zweite (41) seitlich und nach unten bis zu einer verschwenk baren Befestigung seines unteren Endes (43) an dem linken Seitenträger (14) verläuft.
7. Geländegängiges Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein seitlich neben dem Gehäuse (20) gelegener Teil (53) des Fahrzeugaufbaus im Fall der gekrümmten Bewegung des Gehäuses (20) sich verformen kann und zusammen mit den Begrenzungs und Befestigungsmitteln (41,42; 35*38) einen Teil der zu hohen Energie absorbiert.

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