DE3431750C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenk- und Hubvorrichtung für ein lenkbares Fahrzeugrad, mit einem fahrzeugfesten, im wesentlichen lotrechten Führungsrohr, einem darin drehverschiebbar gelagerten Stützrohr, das an seinem unteren Ende mit einem Radträger verbunden ist, einer mit der Lenkung des Fahrzeugs gekoppelten Lenkspindel, die im Führungsrohr drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert ist, sich in das Stützrohr erstreckt und mit diesem durch Führungsmittel drehfest, aber axial verschiebbar gekoppelt ist, und einem hydraulischen Hubzylinder zum axialen Verschieben des Stützrohrs relativ zum Führungsrohr.

Eine derartige Lenk- und Hubvorrichtung ist aus der US-PS 43 40 237 bekannt.

Derartige Lenk- und Hubvorrichtungen werden beispielsweise bei Fahrzeugen verwendet, die einen hochliegenden Schwerpunkt haben und mit einem hydraulischen Korrektursystem für Schräglagen ausgerüstet sind, welches wahlweise auf jedes der Fahrzeugräder einwirkt, um die Gleichgewichtslage des Fahrzeugs zu korrigieren, während es auf abschüssigem Gelände fährt. Solche Fahrzeuge sind insbesondere Erntemaschinen, wie z. B. Weinlesemaschinen, Kaffeepflückmaschinen oder Erntemaschinen für Johannisbeeren, Himbeeren und andere Beeren.

Bei der bekannten Lenk- und Hubvorrichtung führen die wesentlichen, auf das Rad übertragenen Kräfte (Antrieb, Lenkung) durch Reaktion mit dem Boden zu erhöhten Belastungen und daher zu Deformationen in den gleitenden Teilen der Lenk- und Hubvorrichtung. Dies verursacht einen rapiden Verschleiß einerseits der Druckverbindungen im Führungsrohr und im Kolben, andererseits zwischen dem Führungsrohr und dem Stützrohr, welches die Kolbenstange bildet. Es entstehen dadurch Lecks für das Druckfluid, welche der Funktionsfähigkeit der Lenk- und Hubvorrichtung abträglich sind. Andererseits liegt der untere Teil des Stützrohrs, welcher im unteren Ende des Führungsrohrs gleitet und darüber hinausragt, auf dem Niveau des Rades und ist deshalb empfindlich gegen Abrieb durch Erde, Sand oder Schlamm, was der Dichtheit des hydraulischen Hubzylinders abträglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lenk- und Hubvorrichtung bereitzustellen, bei welcher die beträchtlichen Kräfte, die auf das Rad einwirken, praktisch nicht auf die gleitenden Teile des hydraulischen Hubzylinders übertragen werden und bei welcher diese gleitenden Teile gut geschützt sind gegen Erdvorsprünge oder andere Verschmutzung durch die Räder, um so die Probleme zu vermeiden, die durch die Abnutzung von Druckverbindungen und gleitenden Teilen des hydraulischen Hubzylinders auftreten oder durch Dichtigkeitsmängel entstehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den hydraulischen Hubzylinder im Stützrohr anzuordnen und einen seiner Teile, nämlich den Zylinder oder die Kolbenstange, mit dem Stützrohr und den anderen Teil mit der Lenkspindel zu verbinden.

Dadurch, daß der hydraulische Hubzylinder im Inneren des Stützrohrs untergebracht ist, sind die gleitenden Teile gut gegen Erdvorsprünge oder andere Schmutzquellen geschützt. Außerdem werden, da das Führungsrohr und das Stützrohr nicht mehr den Zylinder bzw. die Kolbenstange des hydraulischen Hubzylinders bilden, wie es bei der Lenk- und Hubvorrichtung gemäß US-PS 43 40 237 der Fall ist, die auf das Rad aufgebrachten Kräfte nicht mehr direkt auf die gleitenden Elemente des hydraulischen Hubzylinders übertragen, sondern indirekt und in erheblich geringerem Maße über die Führungsmittel zwischen dem Stützrohr und der Lenkspindel und über die Verbindung zwischen dem Hubzylinder und dem Stützrohr oder dem Radlager. Dies hat zur Folge, daß die gleitenden Teile des hydraulischen Hubzylinders praktisch keiner Belastung aufgrund der auf die Räder aufgebrachten Kräfte ausgesetzt sind und folglich keine Deformationen auftreten, die einen Verschleiß der Dichtmittel bewirken und sonstige Dichtlecks hervorrufen könnten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren genauer beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Erntemaschine, wie z. B. einer Weinlesemaschine, welche ein hydraulisches Korrektursystem für Schräglagen hat, welches die erfindungsgemäße Lenk- und Hubvorrichtung benutzt;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene und mit größerem Maßstab dargestellte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenk- und Hubvorrichtung;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang Linie III-III von Fig. 2;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich zu Fig. 3 mit einer Variante, und

Fig. 5 einen Vertikalschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenk- und Hubvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Erntemaschine 1, z. B. eine Weinlesemaschine, bei welcher die erfindungsgemäße Lenk- und Hubvorrichtung verwendet werden kann. Die Maschine 1 weist ein Chassis 2 auf, welches Erntevorrichtungen 3 trägt und einen Motor 4 zum Antreiben der Betriebsorgane der Maschine. Das Chassis 2 kann mit Hilfe von vier Rädern über den Grund fahren, nämlich zweier antriebbarer und lenkbarer Räder 5 und zweier Hinterräder 6 (in Fig. 1 sind jeweils nur eines der Vorderräder 5 und der Hinterräder 6 sichtbar).

Die Maschine 1 enthält außerdem in bekannter Weise ein hydraulisches Korrektursystem für die Schräglage, welches nicht detailliert beschrieben wird, da derartige Systeme wohlbekannt sind und nicht Gegenstand der Erfindung sind. Es soll nur festgestellt werden, daß ein solches System wahlweise die Höhe der beiden Räder auf der rechten Seite der Maschine oder der beiden Räder auf der linken Seite der Maschine bezüglich des Chassis einstellbar macht, um eine Querneigung auszugleichen, wenn die Maschine an einem Hügelhang arbeitet und sich in einer Richtung senkrecht zum Gefälle des Geländes bewegt. Bestimmte Korrektursysteme für die Neigung erlauben in gleicher Weise eine wahlweise Höhenverstellung der beiden Vorderräder oder Hinterräder bezüglich des Chassis, um eine Längsneigung auszugleichen, wenn sich die Maschine in der Richtung des Abhangs bewegt. In all diesen Fällen ist jedes der Hinterräder 6 drehbar z. B. am Ende eines Arms 7 gelagert, welcher schwenkbar am Chassis 2 angelenkt ist und wahlweise angehoben oder abgesenkt werden kann mit Hilfe eines hydraulischen Hubzylinders 8, welcher mit dem hydraulischen Korrektursystem für die Schräglage verbunden ist. In gleicher Weise ist jedes der lenkbaren Vorderräder 5 drehbar an einem Radträger 9 befestigt, welcher über eine Lenk- und Hubvorrichtung 10 am Chassis 2 befestigt ist. Diese letztere ist im wesentlichen der Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 2 gezeigt, enthält die Lenk- und Hubvorrichtung 10 ein Führungsrohr 11, welches sich im wesentlichen lotrecht erstreckt und starr am Chassis 2 der Maschine 1 (Fig. 1) befestigt ist, beispielsweise durch Anschweißen oder durch eine andere geeignete Befestigungsmethode. Das obere Ende des Führungsrohrs 11 ist durch eine Platte 12 verschlossen. Das Führungsrohr 11 hat vorzugsweise einen quadratischen Querschnitt, wie dies in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, kann aber auch einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

Ein zweiter rohrförmiger Teil, ein Stützrohr 13, ist koaxial im Inneren des Führungsrohrs 11 angeordnet und kann in zwei axial beabstandeten und im Führungsrohr 11 in dessen unterem Teil befestigten Ringen 14 gleiten. Der Radträger 9 ist, z. B. durch Schweißen, am unteren Ende des Stützrohrs 13 befestigt.

Eine Lenkspindel 15 ist drehbar in der Platte 12 angeordnet, wobei ein Druckkugellager 16 zwischen die Platte 12 und einen Bund 17 der Lenkspindel 15 eingefügt ist, um einen Teil des Gewichts der Maschine zu tragen, und trotzdem eine Drehung der Lenkspindel 15 bezüglich des Führungsrohrs 11 und folglich bezüglich des Chassis 2 der Maschine zu erlauben.

Eine Drehbewegung kann der Lenkspindel 15 übertragen werden mit Hilfe eines Lenkarmes 16, welcher mit einem Lenkrad 19 (Fig. 1) über eine (nicht gezeigte) Übertragung verbunden ist und starr an einer Lenknabe 21 befestigt ist, die an die Lenkspindel 15 über einen Keil 22 (Fig. 2) oder über einen Stift 23 (Fig. 5) gekoppelt ist.

Der untere Teil der Lenkspindel 15, der sich in das Innere des Führungsrohrs 11 erstreckt, hat einen nicht kreisförmigen Querschnitt. Z. B., wie in Fig. 3 gezeigt, kann die Außenfläche des unteren Teils der Lenkspindel 15 Längsnuten tragen. Der genutete untere Teil der Lenkspindel 15 läuft durch einen Ring 24, der starr am oberen Ende des Stützrohrs 13 befestigt ist und dessen Innenfläche Längsnuten trägt, deren Anordnung und Form komplementär zu denen der Lenkspindel 15 ist. Auf diese Weise erhält man eine Kopplung zwischen der Lenkspindel 15 und dem Stützrohr 13, so daß das Stützrohr 13 drehfest mit der Lenkspindel 15 verbunden ist und sich axial relativ dazu bewegen kann. Diese Kopplung erlaubt es, den Radträger 9 und folglich das Rad 5 dadurch zu drehen, daß man die Lenkspindel 15 mit Hilfe des Lenkrades 19 dreht.

Als Variante kann der untere Teil der Lenkspindel 15 anstelle der genuteten Außenfläche einen polygonalen Querschnitt haben, z. B. sechseckig, wie dies in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, wobei dann der Ring 24 eine Öffnung mit einer korrespondierenden Form aufweist.

Zum Absenken und Anheben des Radträgers 9 und folglich des Rades 5 bezüglich des Chassis 2 der Maschine, d. h. in Wirklichkeit zum Anheben oder Absenken des Chassis 2 bezüglich des Bodens, kann das Stützrohr 13, an dessen unterem Ende der Radträger 9 befestigt ist, axial bezüglich der Lenkspindel 15 und des Führungsrohrs 11 verschoben werden, und somit relativ zum Chassis 2, mit Hilfe eines hydraulischen Hubzylinders 25.

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der untere Teil der Lenkspindel 15, der sich in das Innere des Führungsrohrs 11 und des Stützrohrs 13 erstreckt, hohl und bildet den Zylinder des hydraulischen Hubzylinders 25. In diesem Fall ist die Kolbenstange 26 des Hubzylinders 25 über eine Querachse 27 am unteren Ende des Stützrohrs 13 befestigt. Der obere Teil der Lenkspindel 15 weist eine erste Längsbohrung 28 auf, die in die Kammer 29 des hydraulischen Hubzylinders einmündet, welche zwischen einem Kolben 31 und dem oberen Ende des Zylinders angeordnet ist. Am oberen Ende der Lenkspindel 15 ist die Bohrung 28 an ein (nicht gezeigtes) geeignetes Anschlußstück angeschlossen, welches z. B. eine Drehverbindung sein kann, und über Schläuche und einen Fluidverteiler an eine Druckfluidquelle (alle diese Elemente sind nicht gezeigt, da sie herkömmlich sind).

Vorzugsweise ist der Hubzylinder 25 doppelt wirkend ausgebildet. In diesem Fall trägt der obere Teil der Lenkspindel 15 eine zweite Längsbohrung 32, die mit einer anderen Längsbohrung 33 verbunden ist, die in der Wandung des Zylinders des hydraulischen Hubzylinders vorgesehen ist. Diese andere Längsbohrung 33 ist mit einer anderen Kammer 34 des hydraulischen Hubzylinders, welche zwischen dem Kolben 31 und dem unteren Ende des Zylinders angeordnet ist, über einen radialen Kanal 35 verbunden, der im unteren Teil des Zylinders des hydraulischen Hubzylinders ausgebildet ist. Wie die Längsbohrung 28 ist die Längsbohrung 32 mit einer Druckfluidquelle über ein anderes Anschlußstück, andere Schläuche und den obenerwähnten Fluidverteiler verbunden, welcher als Vierwegverteiler ausgebildet ist. Wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt, kann der untere Teil der Lenkspindel 15, welcher den Zylinder des Hubzylinders 25 bildet, aus zwei konzentrischen Rohren gebildet sein, nämlich einem Innenrohr 15 a und einem Außenrohr 15 b, welche zwischen sich einen ringförmigen Freiraum aussparen, welcher die obenerwähnte Längsbohrung 33 bildet. Die oberen Enden der zwei Rohre 15 a und 15 b sind koaxial am oberen Ende der Lenkspindel 15 befestigt, während ihre unteren Enden, wie in Fig. 2 gezeigt, verschlossen sind. Die Kolbenstange 26 läuft durch das verschlossene untere Ende des Innenrohres 15 a und der radiale Kanal 35, der obenerwähnt wurde, ist im Innenrohr 15 a ausgebildet. In diesem Fall trägt das Außenrohr 15 b Längsnuten in seiner Außenfläche, wie in Fig. 3 gezeigt, oder es hat einen nicht kreisförmigen Querschnitt, z. B. sechseckig, wie in Fig. 4 gezeigt.

In der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform sind die Bauteile, die identische mit denen von Fig. 2 sind oder die gleiche Rolle spielen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht aufs Neue beschrieben. Die Ausführungsform von Fig. 5 unterscheidet sich von der von Fig. 2 dadurch, daß die Lenkspindel 15 über ihre ganze Länge aus Vollmaterial besteht. In diesem Fall ist der Zylinder 36 des hydraulischen Hubzylinders 25 frei im unteren Teil des Rohres 15 untergebracht und sein unteres Ende ist bei 37 am Radträger 9 befestigt, während die Kolbenstange 26 des hydraulischen Hubzylinders 25 ein oberes Ende hat, welches bei 38 an das untere Ende der Lenkspindel 15 angekoppelt ist.

In den beiden Ausführungsformen kann man sehen, daß der hydraulische Hubzylinder 25 im Inneren des Stützrohrs 13 angeordnet ist (bis auf den kleinen Teil des Zylinders 36 des Hubzylinders 25 in der Ausführungsform von Fig. 5) und daß in beiden Fällen die gleitenden Elemente des hydraulischen Hubzylinders gut geschützt sind gegen die Erdvorsprünge oder andere Schmutzquellen von den Rädern 5. Es wird ebenso deutlich, daß die auf das Rad aufgebrachten Krafteinwirkungen durch die Reaktion mit dem Boden nicht direkt auf die gleitenden Elemente des hydraulischen Hubzylinders 25 übertragen werden, sondern prinzipiell auf das Stützrohr 13 und auf das Führungsrohr 11 übertragen werden, in einer Weise, daß die gleitenden Elemente des hydraulischen Hubzylinders nicht oder praktisch nicht den von den Krafteinwirkungen verursachten Deformationen unterworfen werden und daß folglich der hydraulische Hubzylinder ordnungsgemäß arbeitet.

Wie oben erläutert wurde, ist der hydraulische Hubzylinder 25 vorzugsweise ein doppelt wirkender Hubzylinder. Dies erlaubt eine Vergrößerung der Aufrichtwirkung der Maschine, wenn diese einen Abhang erklimmt. Tatsächlich liefert in diesem Fall das Öl, welches in der unteren Kammer 34 des Hubzylinders 25 von Fig. 2 (oder in der oberen Kammer des Hubzylinders 25 von Fig. 5) eingeschlossen ist, eine Verbindung zwischen der Kolbenstange 26 des Hubzylinders und dessen Zylinder. So heben, wenn die Maschine zu kippen droht, sich die Vorderräder 5 vom Boden ab, in einer Weise, daß das Gewicht der zwei Vorderräder 5, ihrer Radträger 9 und der zugehörigen Stützrohre 13 eine Gegenkraft erzeugt, die sich der Kippkraft entgegenstellt. Im Gegensatz dazu blieben, wenn die Winde 25 eine einfache Winde wäre, wie es bei der amerikanischen Patentschrift 43 40 237 der Fall ist, unter den gleichen Umständen die Vorderräder 5 mit dem Boden verbunden, so daß man ihr Gewicht nicht ausnutzen kann, um eine Anti-Kippkraft zu erzeugen.

Claims (5)

1. Lenk- und Hubvorrichtung für ein lenkbares Fahrzeugrad (5), mit einem fahrzeugfesten, im wesentlichen lotrechten Führungsrohr (11), einem darin drehverschiebbar gelagerten Stützrohr (13), das an seinem unteren Ende mit einem Radträger (9) verbunden ist, einer mit der Lenkung (19) des Fahrzeugs gekoppelten Lenkspindel (15), die im Führungsrohr (11) drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert ist, sich in das Stützrohr (13) erstreckt, und mit diesem durch Führungsmittel (24) drehfest, aber axial verschiebbar gekoppelt ist, und einem hydraulischen Hubzylinder (25) zum axialen Verschieben des Stützrohrs (13) relativ zum Führungsrohr (11), dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Hubzylinder (25) im Stützrohr (13) angeordnet ist und daß einer seiner Teile, nämlich der Zylinder (15 a, 15 b; 36) oder die Kolbenstange (26), mit dem Stützrohr (13) und der andere Teil mit der Lenkspindel (15) verbunden ist.

2. Lenk- und Hubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Lenkspindel (15), der sich im Inneren des Führungsrohrs (11) und des Stützrohrs (13) erstreckt, hohl ist und den Zylinder des hydraulischen Hubzylinders (25) bildet, und daß die Kolbenstange (26) des hydraulischen Hubzylinders (25) am unteren Ende des Stützrohrs (13) befestigt ist.

3. Lenk- und Hubvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Lenkspindel (15) eine erste Bohrung (28) aufweist, die in die zwischen dem Kolben (31) und dem oberen Ende seines Zylinders (15 a, 15 b) angeordnete Kammer (29) der hydraulischen Hubvorrichtung (25) einmündet, und diese Kammer mit druckbeaufschlagtem Fluid versorgt.

4. Lenk- und Hubvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Hubzylinder (25) ein doppelt wirkender Hubzylinder ist, und daß der obere Teil der Lenkspindel (15) eine zweite Bohrung (32) aufweist, die mit einer weiteren Bohrung (33) verbunden ist, welche sich in der Wandung des Zylinders (15 a, 15 b) des hydraulischen Hubzylinders befindet, wobei die zweite Bohrung (33) über mindestens einen radialen Kanal (35) im unteren Teil des Zylinders mit der anderen Kammer (34) des hydraulischen Hubzylinders verbunden ist, welche zwischen dem Kolben (31) und dem unteren Ende seines Zylinders (15 a, 15 b) angeordnet ist.

5. Lenk- und Hubvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder des hydraulischen Hubzylinders (25) aus zwei konzentrischen Rohren (15 a und 15 b) gebildet ist, welche zwischen sich einen ringförmigen Freiraum aussparen, welcher mit der zweiten Bohrung (32) verbunden ist, wobei die oberen Enden der zwei Rohre (15 a und 15 b) koaxial am oberen Teil der Lenkspindel (15) befestigt sind, während ihre unteren Enden verschlossen sind, wobei die Kolbenstange (26) durch das verschlossene untere Ende des Innenrohrs (15 a) läuft und der radiale Kanal (35) im Innenrohr (15 a) ausgebildet ist.