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Zwei raupen fahrwerk Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweiraupenfahrwerk
mit einem Geräte-Unterbau, der in zwei Punkten auf den Fahrwerksträgern der beiden
Raupen und in einem Punkt auf einer Querschwinge abgestützt ist, die mit den Fahrwerksträgern
durch gegenüber diesen unverschiebbare Gelenke verbunden ist, deren Mitten in oder
nahe der lotrechten Ebene angeordnet sind, welche durch die Mitten zweier Schwingensystem-Auflager
je einer der beiden Raupen hindurchgeht.
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Bei einem solchen Zweiraupenfahrwerk, das aus der deutschen Patentschrift
1 002 696 bekannt ist, liegen die beiden Punkte, in denen sich der Geräte-Unterbau
auf die Fahrwerksträger stützt, in den Mitten dieser, und die diese Punkte bildenden
Gelenke sind als Schiebe-Lager ausgebildet, welche quer zur Fahrtrichtung Verschiebungen
zwischen den Fahrwerkstragern und dem Unterbau gestatten. Diese Bauart hat den Nachteil,
daß die Fahrwerkstitger durch das Gewicht des Geräte-Unterbaues stark auf Biegung
beansprucht werden. Außerdem bestehen ungünstige Verhältnisse bezüglich der beim
Lenken des Zweiraupenfahrwerkes zwischen dem Unterbau und den Fahrwerksträgern in
waagerechter Richtung wirkenden Kräfte. Wenn nämlich die zum Lenken erforderlichen
Momente zwischen dem Unterbau und den Fahrwerkstragern nur durch die erwähnten Schiebe-Lager
übertragen würden, wären diese
sowie die Fahrwerksträger starken
Biegebeanspruchungen ausgesetzt. Offenbar, um dem zu begegnen ist, nach Abbildung
2 der genannten Patentschrift der Unterbau auf der der Querschwinge gegenüberliegenden
Seite mit den Fahrwerksträgern durch Lenker verbunden. Doch ist in diesem Fall die
Kräfteverteilung auf die drei Gelenke, in denen an jedem Fclhrwerksträger die Querschwinge,
der Unterbau und die Lenker angreifen, unbestimmt, so daß das Auftreten großer Biegebeanspruchungen
der Fahrwerkstrager und der Schiebe-Lager nicht ausgeschlossen sind. Außerdem ist
die Anwendung der erwähnten Lenker mit insgesamt vier Gelenken aufwendig.
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Demgegenüber liegt der im Patentanspruch gekennzeichneten Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ein Zweiraupenfahrwerk der genannten Art mit geringstem Aufwand
so zu gestalten, daß insbesondere die Fahrwerkströger möglichst geringen Beanspruchungen
ausgesetzt sind.
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Die Erfindung bringt den Fortschritt, daß die beiden Fahrwerksträger
durch das Gewicht des Überbaues nicht so großen Biegemomenten ausgesetzt sind wie
die Fahrwerksträger der bekannten Bauart und daß auch die beim Lenken auftretende
Beanspruchung der Fahrwerkstruger ohne die Anwendung zusätzlicher Lenker mäßig ist.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
und - zum Vergleich - die bekannte Bauart dargestellt. Es zeigen: Fig0 1 ein Zweiraupenfahrwerk
nach der Erfindung in einem lotrechten Löngsmittelschnitt (nach der Linie 1-1 in
Fig. 2),
Fig. 2 den Schnitt nach der Linie ll-ll in Fig. 1 Fig.
3 eine Hälfte eines Querschnitts durch das Zweiraupenfahrwerk nach der Linie 111-111
in Fig0 1, Fige 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung einer abgewandelten
Ausführung, -Fig. 5, 11 und 17 schematisch ein Zweiraupenfahrwerk in Draufsicht
und teilweise im Schnitt, ähnlich der Bauart nach der deutschen Patentschrift 1
002 696, Fig. 6, 12, 18 einen Fahrwerksträger des Zweiraupenfahrwerkes nach den
Fig. 5, 11, 17 in Seitenansicht, Fig0 8, 14, 20 ein Zweiraupenfahrwerk nach der
Erfindung in Draufsicht und teilweise im Schnitt, Fig. 9, 15, 21 einen Fahrwerksträger
des Zweiruupenfahrwerkes nach Fig. 8, 14, 20 in Seitenansicht, Fig. 7, 10, 13, 16,
19, 22 Momentenkennlinien, Fig. 23 und 25 je einen Teil eines Zweiraupenfahrwerkes
der bekannten Bauart bzw. nach der Erfindung in Draufsicht und teilweise im Schnitt,
Fig.
24 und 26 zugehörige Momentenkennlinien.
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Das Zweiraupenfahrwerk nach den Fig. 1, 2, 3 hat zwei Fahrwerksträger
1, an deren Enden Umlenkrollen 2 für die beiden Raupen 3 gelagert sind. Eine Umlenkrolle
2 jedes Fahrwerksträgers 1 ist als Antriebstem ausgebildet0 Jeder Fahrwerkstroger
1 stützt sich auf das auf dem Boden liegende Trum der Raupe 3 mit Hilfe von Laufrädern
4, die in zwei Schwingensystemen zusammengefaßt sind. Die Hauptschwingen 5, 6 jedes
der beiden Systeme sind in dem Fahrwerksträger 1 um waagerechte Achsen 7, 8 schwingbar
gelagert. Die Achsen 7, 8 sind mit gleichen Abständen von den Drehachsen der beiden
Umlenkrollen 2 angeordnet.
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Der Unterbau 9 eines Gerätes ist zwischen den beiden Raupen 3 mit
einer Dreipunktabstützung angeordnet.
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Zwei Stutzpunkte A und B werden durch Gelenke 10 mit je drei Freiheitsgruden
gebildet, mittels derer zwei beiderseits von dem Unterbau 9 abstehende Arme 11 in
den beiden Fahrwerksträgern 1 unverschiebbar gelagert sind. Die Arme 11 sind nahe
dem einen Ende des Unterbaues 9 angeordnet. Die Stützpunkte A und B liegen in der
lotrechten Ebene 12, welche durch die gemeinsame, rechtwinklig zur Fahrtrichtung
liegende Achse F der in den beiden Fahrwerksträgern befindlichen Hauptschwingen
6 hindurchgeht. Dabei liegen die beiden Punkte A und B beträchtlich höher alls die
Achse F.
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Es ist aber auch möglich, die Arme 11 so anzuordnen, daß die Stützpunkte
A und B gegenüber der Ebene 12 geringfügig in Richtung auf die Lager 15 hin oder
von diesen weg versetzt sind.
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Am gegenüberliegenden Ende stützt sich der Unterbau 9 in dem dritten
Punkt C auf eine Querschwinge 13. Diese ist an einem von dem Unterbau abstehenden
Zapfen 14 gelagert, der eine waagerechte, in der lotrechten Längsmittelebene des
Zweiraupenfahrwerks liegende Mittellinie hat. Diese ist tiefer angeordnet, als die
gemeinsame waagerechte Mittellinie G der Lager 7 der Hauptschwingen 5 in den beiden
Fahrwerksträger, Die beiden Enden der Querschwinge 13 sind in den Fahrwerksträgern
1 mit Hilfe von Gelenken 15 mit je drei Freiheitsgraden unverschiebbar gelagert.
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Die Querschwinge 13, die normalerweise waagerecht liegt, ist auf dem
Zapfen 14 in einem Schiebe-Lager gelagert, so daß sie gegenüber dem Unterbau 9 gewisse
Bewegungen in Fahrtrichtung ausführen kann. Die Querschwinge 13 ist gegenüber der
lotrechten Ebene 16, welche durch die Mittellinie G hindurchgeht, um ein geringes
Maß e In Richtung von den Stutzpunkten A und B weg versetzt. Die Gelenke 15 sind
sonach nahe dieser Ebene 16 angeordnet.
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Es ist aber auch möglich, die Querschwinge 13 so anzuordnen, daß der
Punkt C in der lotrechten Ebene 16 liegt oder gegenüber dieser in Richtung auf die
Punkte A, B hin etwas versetzt ist.
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Wenn infolge von Unregelmäßigkeiten des Geländes die beiden Fahrwerksträger
1 mit den Raupen 3 um die Stützpunkte A bzw. B unterschiedlich schwingen, neigt
sich die Querschwinge 13, so daß das Lager 15 an einem ihrer Enden tiefer liegt
als das Lager 15 am anderen Ende. Dann liegen die Längsachsen der beiden Fahrwerksträger
nicht mehr absolut genau in zwei zueinander parallelen lotrechten Ebenen. Doch ist
diese Abweichung wegen der großen Abstände der Lager 15 von den Lagern 10 so klein,
daß keine schädlichen Einflüsse auf die Beanspruchung und Kinematik des Fahrwerkes
entstehen.
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Da die Lager 10 an den Fahrwerksträgem 1 in erheblich größerer Höhe
angeordnet sind als die Lager 15, wird ein Kippen der Fahrwerksträger um deren Längsachsen
verhindert, auch wenn die Laufräder 4 einspurig angeordnet sind.
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Es ist aber, wie Fig. 4 zeigt, auch möglich, daß die Lager 15 an den
Enden der Querschwinge 13 die gleiche Höhenlage haben wie die Gelenke, mittels deren
der Unterbau in den Fahrwerkströgern abgestützt ist. Dann müssen die letzteren Gelenke
so ausgebildet sein, daß sie ein Kippen der Fahrwerksträger um deren Längsachsen
verhindem.
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Nach Fig. 4 wird ein solches Gelenk dadurch gebildet, daß auf einem
von dem Unterbau 9 abstehenden waagerechten Zapfen 17 eine HUlse 18 drehbar gelagert
ist, welche zwei nach oben und unten ragende Zapfen 19 hat. Mittels dieser Zapfen
ist der Fahrwerkströger 1 so gehalten, daß er gegenüber der Hülse 18 um
eine
lotrechte Achse geschwenkt werden kann. Die Hülse 18 ist gegenüber dem Zapfen 17
gegen Axialverschiebung durch Bunde gesichert. Es ist also ein Kreuzgelenk gebildet.
Grundsätzlich kommt auch eine Anordnung in Betracht, bei der die Stützpunkte A und
B in den Mitten der Lager 8 oder 17, 18, 19 liegen.
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Die Fig. 5 bis 10 veranschaulichen, daß die Fahrwerkströger eines
Zweiraupenfahiwerkes nach der vorliegenden Erfindung durch das Gewicht des Geräte-Unterbaues
9 erheblich weniger stark auf Biegung beansprucht werden als ein Raupenfahrwerk
der bekannten Åusführungs Nach Fig. 5 und 6 ist der Geräte-Unterbau 21 eines Zweiraupenfahrwerkes,
das ähnlich ist demjenigen nach Abbildung 2 der deutschen Patentschrift 1 002 696,
auf den beiderseitigen Fahrwerksträger 22 mit Hilfe von zwei Zapfen 23 abgestützt,
die eine gemeinsame waagerechte, in der Mitte des Unterbaues angeordnete Mittellinie
H haben.
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Die Zapfen 23 sind in den Fahrwerksträgern 22 axial schiebbar.
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Sie bilden zwei Stützpunkte I, K für den Unterbau 21. Der dritte Stützpunkt
L wird - ebenso wie bei der Bauart nach der Erfindung -dadurch gebildet, daß eine
Querschwinge 24 auf einem Zapfen 25 drehbar gelagert ist, dessen Mittellinie in
der lotrechten Längsmittelebene des Unterbaues 21 liegt. Diese Lagerung ermöglicht
eine Verschiebung der Querschwinge 24 axial auf dem Zapfen 25. Die beiden Enden
der Querschwinge 24 sind - ebenso wie bei der Bauart nach der Erfindung - mit den
Fahrwerksträgern 22 durch unverschieblich in diesen angeordnete Gelenke 26 mit je
drei Freiheitsgraden verbunden. Der Unterbau 21 ist an dem entgegengesetzten
Ende
mit den beiden Fahrwerkströgern 22 durch zwei Lenker 27 und Gelenke 28, 29 mit je
drei Freiheitsgraden so verbunden, daß zwischen den Fahrwerksträgern 22 und dem
Unterbau 21 quer zur Fahrtrichtung verlaufende Kräfte übertragen werden können.
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Sowohl in den Fig. 5 und 6 als auch in den Fig. 8 und 9, welche die
Bauart nach der Erfindung betreffen, ist angenommen, daß die Achsen F und G der
Schwingensystem-Auflager einen Abstand a voneinander haben. In beiden Fällen sind
die Mittelpunkte der an den Enden der Querschwinge befindlichen Gelenke 26 bzw.
15 gegenüber der durch die Achse G hindurchgehenden lotrechten Ebene 16 in waagerechter
Richtung um das Maß a/4 in Richtung von der Mitte des Unterbaues weg versetzt.
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Bei den Fig0 5 bis 10 ist angenommen, daß die Resultierende A des
Gewichtes des Unterbaues 21 bzw. 9 und des von diesem getragenen Oberbaues durch
den Mittelpunkt des Unterbaues hindurchgeht. Demgemäßwirkt auf jeden der beiden
Fahrwerksträger 22 bzw. 1 in deren Mitte zwischen den Schwingensystem-Auflagern
eine lotrechte Kraft A/2. Durch diese Kraft wird bei der bekannten Bauart gemäß
Fig. 7 jeder Fahrwerksträger durch ein größtes Moment M = max A . a : 8 auf Biegung
beansprucht.
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Hingegen ergibt sich bei der Ausuhrung nach der Erfindung gemäß Fig.
10 ein erheblich kleineres höchstes Biegemoment, nämlich M = A . a : 20.
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max
Die Fig. 11 bis 16 veranschaulichen die Verhältnisse,
wenn die beiden Fahrwerkströger an einem Ende durch die Umlenkräder 30 bzw. 2 abgestützt
sind, also nicht durch die benachbarten Schwingensystem-Auflager, während die den
anderen Enden der Fahrwerksträger benachbarten Schwingensystem-Auflager Stützpunkte
für die Fahrwerksträger bilden. Auch hierbei ist angenommen, daß die Resultierende
A aus dem Gewicht des Geräte-Unterbaues und des Oberbaues durch die Mitte des Unterbaues
hindurchgeht.
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Dann ergibt sich für die bekannte Bauart ein Momentenverlauf gemäß
Fig0 13, d.h. man erhält ein größtes Moment M = A . a : max Hingegen zeigt Fig.
16 für diese Art der Abstützung bei der Bauart nach der Erfindung einen Momentverlauf
mit einem größten Moment M = A . a 12. Dieses ist also erheblich kleiner als das
größte max Moment bei der bekannten Bauart.
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Die Fig. 17 bis 22 betreffen den Fall, daß die Resultierende A aus
dem Gewicht des Unterbaues 21 bzw. 9 und des Gewichtes des Oberbaues nicht durch
die Mitte des Unterbaues hindurchgeht, sondern gegenüber der Mitte in Richtung von
der Querschwinge 24 bzw. 13 weg um das Maß a/4 versetzt ist0 Man erhält dann für
die bekannte Bauart den Momentenverlauf nach Fig. 19, d.h. das größte Moment ist
M =A . a zu 3 3:06.
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max
Bei Anwendung der Erfindung hingegen ergibt
sich ein Momentenverlauf nach Fig. 22 mit einem höchsten Moment M = A . a : 40.
In diesem Fall max ist sonach das größte Moment aus der Auflast ganz erheblich geringer
als bei der bekannten Bauart.
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Fig. 23 und 25 veranschaulichen, welche Kräfte in waagerechter Richtung
auf jeden der Fahrwerksträger 22 bzw. 1 nach der bekannten Bauart bzw. nach der
Erfindung wirken, wenn das Zweiraupenfahrwerk gelenkt wird. In diesem Fall werden
die beiden Raupen in entgegengesetzten Richtungen angetrieben. Demzufolge wird das
Zweiraupenfahrwerk aufder Stelle gedreht. Der entsprechenden Drehung jedes einzelnen
Fahwerksträgers 22 bzw. 1 wirkt ein Kräftepaar entgegen. Dieses wird gebildet durch
die Reibungskräfte S, welche unter den beiden Schwingensystem-Auflagern zwischen
dem Erdboden und dem auf diesem liegenden Trum der Raupe wirken. Die Kräfte S haben
sonach den Abstand a voneinander. Sie wirken in entgegengesetzten Richtungen und
sind gleich groß.
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Nach Fig. 23 und 24 ist angenommen, daß bei dem bekannten Fahrwerk
nach Fig. 5, 11 und 17 die Lenkmomente ausschließlich durch die Zapfen 23 zwischen
dem Fahrwerksträger 22 und dem Unterbau 21 übertragen werden. Das wäre der Fall,
wenn die in Fig. 5 dargestellten Lenker 27 nicht vorhanden wären. Denn die Querschwinge
24, die an dem Fahrwerksträger nach Fig. 23 in dem Gelenk 26 angreift, kann zusammen
mit dem Zapfen 23 kein Lenkmoment übertragen, weil
der Zapfen gegenüber
dem Fahrwerkströger 22 axial verschiebbar ist. Demgemäß ergibt sich der Verlauf
des allein von den Zapfen 23 zwischen dem Fahrwerksträger 22 und dem Unterbau 21
übertragenen Lenk-Momentes gemäß Fig. 24. Der Höchstwert des Momentes, mit welchem
der Zapfen 23 und der Fahrwerksträger 22 in waagerechter Richtung beansprucht werden,
ist M = S.a, max Bei Anwendung der Erfindung hingegen wird das Lenkmoment zwischen
dem Fahrwerksträger 1 und dem Unterbau 9 einerseits durch die Querschwinge 13 über
das Gelenk 15 und andererseits durch den einen Arm 11 über ein Gelenk 10 übertragen.
Damit das Reibungsmoment S.a Uberwunden wird, müssen in der Querschwinge 13 und
in dem Arm 11 waagerechte Kräfte S.4/5 übertragen werden. Dem entspricht ein Momentenverlauf
nach Fig. 26 mit einem Maximalmoment S . a : 5. Sonach wird gemäß der Erfindung
der Fahrwerksträger 1 beim Lenken nur mit einem erheblich geringeren Moment in waagerechter
Richtung beansprucht als bei der bekannten Bauart, wenn bei dieser auf die aufwendigen
Lenker 27 verzichtet wird.