DE4241216A1 - Bandlaufwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Bandlaufwerke, insbesondere als Fahrwerke für landwirt­ schaftliche Fahrzeuge, mit einem elastomeren Laufband mit innenseitigem Füh­ rungsprofil, mit beidendigen Umlenkrollen und/oder -trommeln, mit einer oder mehreren Laufrollen und mit einer auf mindestens eine Umlenkrolle oder -trommel wirkenden, einstellbaren Vorspanneinrichtung.

Bandlaufwerke der oben beschriebenen Art sind seit längerem bekannt (siehe z. B. Mecking, K.: "Profilbandlaufwerke" in "Reifen landwirtschaftlicher Fahrzeuge", VDI Gesellschaft Agrartechnik, Düsseldorf 1989) und in bisher nur geringen Stückzahlen im Einsatz. Unter solchen Fahrwerken entstehen unter den abrollen­ den Umlenktrommeln und Laufrollen Bodendruckspitzen, deren Größe um ein Mehrfaches über dem Nennbodendruck liegt. Die Ursache hierfür ist in der gerin­ gen Biegesteifigkeit des elastomeren Laufbandes zu suchen, dessen Vorspannung konstruktiv nur so hoch festgelegt ist wie zur Sicherstellung des kraftschlüssigen Antriebes erforderlich (Faustregel: Vorspannkraft ≈ Fahrwerklast).

Es ist bekannt, die Laufrollen solcher Fahrwerke pendelnd und federnd aufzu­ hängen und sie zur Reduzierung des Wendewiderstandes bei enger Kurvenfahrt abzusenken (DE-PS 5 94 534). Hierbei werden allerdings, weil ohne entsprechende Vorspannung nur eine oder wenige Laufrollen die gesamte Fahrwerklast abtragen, die bereits oben genannten Druckspitzen nochmals verstärkt und nachhaltige Bodenschäden verursacht.

Es ist bekannt, bei schnellfahrenden Bandlaufwerken insbesondere militärischer Fahrzeuge die Antriebs- und Umlenktrommeln fahrzeugfest und erhöht anzuord­ nen und alle im Fahrbahnkontakt befindlichen Laufrollen federnd aufzuhängen. Die Aufstandslänge solcher Fahrwerke ist wesentlich kürzer als die Fahrzeuglänge und erlaubt daher nicht den Front- oder Heckanbau schwerer und breiter Geräte, der z. B. bei landwirtschaftlichen Traktoren gefordert wird.

Bisher bekannte Bandlaufwerke weisen insbesondere für landwirtschaftliche Fahrzeuge folgende ökonomischen und ökologischen Nachteile auf:

Beim Überfahren nachgiebiger Fahrbahnen (Feld-, Wiesen-, Waldböden, Grünflä­ chen u.ä.) ergeben sich unter den Laufrollen und Trommeln ungleichförmige Längsdruckverteilungen mit erheblichen Druckspitzen und daraus resultierende schädliche Bodenverdichtungen, die durch die dynamische Verdichtungswirkung der kurz aufeinander folgenden Rollen bzw. Trommeln noch verstärkt werden.

Beim arbeits- oder rangierbedingten engen Wenden und insbesondere beim Dre­ hen um eine Raupe oder um die Hochachse treten durch Querschlupf erhebliche Bodenschäden und/oder Fahrwerkverschleiß auf. Um diese in erträglichen Gren­ zen zu halten, werden derzeitige Bandlaufwerke relativ kurz und breit ausgelegt, was wiederum auf nachgiebigen Fahrbahnen ungünstig für Traktion und Spur­ breiten und bei Straßenfahrt für Nick- und Kursstabilität ist.

Schnellere Straßenfahrt ist auch dadurch nur bedingt möglich, daß bisher zwar die Laufrollen, nicht aber die ebenfalls über den Gurt in Fahrbahnkontakt stehen­ den Umlenktrommeln gefedert sind. Außerdem ist wegen der oben bereits beschriebenen relativ kurzen, breiten Bauweise die dynamische Stabilität unbe­ friedigend.

Insgesamt sind derzeitige Bandlaufwerke insbesondere für landwirtschaftliche Fahrzeuge zu schwer, zu teuer, nur begrenzt straßentauglich und zu wenig bo­ denschonend, so daß sie bisher nur in begrenztem Umfang eingesetzt werden.

Die Erfindung setzt sich daher leichte und preisgünstige Bandlaufwerke zum Ziel, die sowohl voll straßentauglich als auch bodenschonend sind.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch genannte Merkmalskombination gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in den Unteransprüchen beschrieben.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind insbesondere folgende:

Elastomere Laufbänder erlauben im Gegensatz zu Gleisketten mit Gelenken eine Vorspannkraft, die festigkeitsmäßig nur durch die Zugspannungen in den Lauf­ bändern, die Flächenpressungen zwischen Laufband und Trommeln sowie die Dimensionierung der Trommellagerungen und des Rahmens begrenzt ist. Damit sind bei entsprechender Werkstoffwahl grundsätzlich Vorspannkräfte möglich, die weit über den Kraftschlußbedarf hinaus als ein Mehrfaches der auf das Fahrwerk wirkenden Gewichtskraft gewählt werden können. Allerdings steigt mit der Vor­ spannkraft der innere Rollwiderstand des Bandlaufwerkes, so daß eine Steigerung auf mehr als das Vierfache der Fahrwerklast nicht sinnvoll erscheint.

Die Erhöhung der Vorspannung ergibt zusammen mit der federnden Aufhängung aller in Fahrbahnkontakt stehenden Trommeln und Laufrollen auf nachgiebigen Fahrbahnen wie z. B. Ackerböden oder Wiesen eine gleichmäßige Vertikaldruck- Verteilung über die gesamte Aufstandslänge. Dadurch werden sowohl statisch wie dynamisch geringstmögliche Bodenverdichtungen erreicht. Gleichzeitig wird auch das boden- und traktionsschädliche Kippen der Stollen unter den Laufrollen weitestgehend reduziert und ferner durch die hohe Vorspannung auch eine gleichmäßige Seitenkraftübertragung erreicht. Dabei überwiegt die Reduzierung des äußeren Rollwiderstandes bei weitem den vorspannungsbedingten Anstieg des inneren Rollwiderstandes.

Auf festen Fahrbahnen kann zur Minimierung des Gesamtrollwiderstandes ein niedrigerer Vorspannungswert gewählt werden, wobei die Federung sämtlicher in Fahrbahnkontakt befindlicher Trommeln und Rollen ein sicheres und straßen­ schonendes Fahren erlaubt.

Beim Wenden ergibt das Absenken (Überdrücken) der Laufrollen im Längsmitten­ bereich des Fahrwerkes in Verbindung mit der hohen Vorspannung eine ver­ kürzte, angenähert parabelförmig gewölbte Aufstandslänge ohne einzelne Druck­ spitzen unter den nun die Fahrwerkslast allein oder überwiegend abtragenden mittleren Laufrollen. Damit wird der Wendewiderstand und die zugehörige quer­ schlupfbedingte Bodenschädigung entscheidend reduziert, ohne daß wie bisher unter einzelnen Laufrollen unzulässige Bodendruckspitzen entstünden. Folglich können erfindungsgemäße Bandlaufwerke mit größerer Baulänge als bisher üblich ausgelegt werden, was auf unbefestigten Fahrbahnen der Traktion und Spurbreite und bei Straßenfahrt der Nick- und Kursstabilität zugute kommt. Die beiden letztgenannten Eigenschaften werden zusätzlich durch das für Straßenfahrt vor­ geschlagene Anheben (Teilentlasten) der Laufrollen im Längsmittenbereich des Fahrwerkes verbessert.

Die verdrehweiche und biegesteife Aufhängung der Laufrollen, z. B. über ein H- Profil oder ein längsgeschlitztes Rohr, ermöglicht den Laufrollen, sich Querun­ ebenheiten der Fahrbahn durch Verschränken der Aufhängung anzupassen, womit sowohl fahrwerk- wie fahrbahnseitige Kraftspitzen abgebaut werden. Ne­ ben verbesserter Fahrbahnschonung erlaubt dies eine leichtere und damit kostengünstigere Ausführung der Laufrollen und ihrer Aufhängung. Die hohe Biegesteifigkeit der Aufhängung stellt dabei die zuverlässige Übertragung der Vertikal- und Seitenkräfte sicher.

Das an sich bekannte Stürzen der Laufrollen gegenüber der Lauffläche bzw. den innenseitigen Führungsprofilen (DE PS 3 80 667) verhindert bzw. reduziert bei Sei­ tenkraftangriff die sonst bei zylindrischen Laufrollen mit waagerechter Achse unvermeidliche "epizykloidale" Reibung und stellt sicher, daß die Seitenkraftüber­ tragung zwischen Laufrollen und Führungsprofil an dessen Fuß erfolgt. Damit wird der innere Rollwiderstand reduziert, Verschleiß vermieden und das Füh­ rungsprofil kann leichter und kostengünstiger ausgelegt werden. In Verbindung mit einer hohen Vorspannung des Laufbandes und der Federung aller in Fahr­ bahnkontakt befindlichen Umlenktrommeln und Laufrollen wird das gefährliche Ausspuren oder gar Ablaufen der Laufbänder bei dauernder oder schlagartiger Seitenkraft einfach und sicher ausgeschlossen, da eine ständige Anlage der Rol­ len- bzw. Trommelumfangsfläche auf dem Laufband und dem Seitenführungs­ profil gewährleistet ist.

Die Aufhängung der Umlenktrommeln an zwei Viergelenken mit in Fahrtrichtung gegeneinander geneigten Ebenen erlaubt eine besonders stabile Übertragung von Seitenkräften. Die außen und unten liegenden Momentanpole bewirken auch unter hohen Vorspannungen und ggf. gleichzeitigen Einfederungen eine stabile Position der Umlenktrommeln ohne die bei einfachen Längslenkern nur durch zusätzliche Anschläge o. ä. vermeidbare Gefahr des Abkippens der Umlenktrommeln nach oben oder unten.

Die einstellbare Vorspanneinrichtung kann an einer viergelenkgelagerten Umlenk­ trommel besonders einfach durch längenverstellbare Ausbildung (Spannschloß, Hydraulikzylinder o. ä.) eines der beiden Längslenker realisiert werden. Für einen möglichst großen Spannbereich ist dabei die Achse der Umlenktrommel vorteil­ haft auf der Viergelenkkoppel möglichst nahe zu dem verstellbaren Längslenker angeordnet.

Zusätzliche Pendelbrücken für die im Fahrbahnkontakt befindlichen Laufrollen und Trommeln ergeben auf und abseits der Straße eine besonders gute Anpassung an Längsunebenheiten der Fahrbahn mit homogener Druckverteilung unter den Lauf­ rollen bzw. Trommeln. Bei Pendelbrücken mit Umlenk- und Laufrollen wird vorteilhaft die um die Vorspannunkraftkomponente gegenüber den Laufrollen größere Kraft an den Umlenkrollen durch eine entsprechend geringere Hebelarm­ länge kompensiert.

In Verbindung mit einer hohen Vorspannkraft wird dabei eine progressive Feder­ kennung durch das Zusammenwirken der einzelnen Rollen- bzw. Trommelfedern mit der Bandvorspannung erreicht. Außerdem werden positive und negative Hin­ dernisse durch den vorspannungsbedingt gestreckten Bandverlauf in ihrer Stoßwirkung wesentlich abgeschwächt. Die damit erreichte gleichmäßige Verteilung aller auftretenden Kräfte über die gesamte Aufstandsfläche sowie der weitgehende Abbau dynamischer Stoßbeanspruchungen erlaubt es, die einzel­ nen Fahrwerkkomponenten wesentlich leichter und damit auch kostengünstiger als bisher herzustellen.

Bei kraftschlüssig angetriebenen Bandlaufwerken kann auf druckunempfindlichen Fahrbahnen die Vorspannkraft zur Schonung des Fahrwerkes und/oder zur Mini­ mierung des inneren Rollwiderstandes vorteilhaft zugkraft- oder schlupfabhängig verstellt oder geregelt werden, so daß nur mit der jeweils zur sicheren Kraftüber­ tragung erforderlichen Vorspannkraft gefahren wird.

Erfindungsgemäße Bandlaufwerke sind somit insgesamt wesentlich leichter, kostengünstiger und betriebssicherer darstellbar. Die verbesserten Betriebseigen­ schaften bei Feld- und Straßenfahrt erlauben z. B. in der Landwirtschaft größere Flächen- bzw. Transportleistungen bei gleichzeitig sehr guter Fahrbahnschonung mit entsprechend geringeren Ertragseinbußen auf den Fahrstreifen. Damit werden Wirtschaftlichkeit und Umweltschonung deutlich verbessert.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher darge­ stellt und beschrieben. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Bandlaufwerk in Seitenansicht,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Bandlaufwerk aus Fig. 1 längs der Linie A-A,

Fig. 3 eine Seitenansicht (a) und eine Draufsicht (b) einer Umlenktrommel- Aufhängung,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Pendelbrücke für Umlenk- und Laufrollen,

Fig. 5 ein Schaltschema für die verstellbare Vorspanneinrichtung.

Fig. 1 zeigt in überdrückter Stellung mit verkürzter Aufstandslänge ein Band­ laufwerk 1 mit einem elastomeren Laufband 2, das über je eine Umlenktrommel 4 und 5, eine Umlenkrolle 6 und beispielsweise 2 Laufrollen 7a und 7b geführt sowie von einer auf die Trommel 5 wirkenden verstellbaren Spanneinrichtung 8 gespannt ist. Federnde Aufhängungen 9, 10 und 11 tragen die Umlenktrommel 5, die Umlenkrolle 6 bzw. die Laufrollen 7, wobei letztere zusätzlich eine Einrichtung 12 zur Höhenverstellung aufweisen. Für normale Geradeausfahrt werden die Laufrollen 7a, 7b über die Verstelleinrichtung 12 auf die gleiche Höhe wie die Umlenktrommel 5 und die Umlenkrolle 6 gebracht, während sie für stabile schnelle Straßenfahrt über diese Position hinaus leicht entlastet werden können, so daß der Hauptteil der Fahrwerklast über die Umlenkrolle 6 bzw. die Umlenk­ trommel 5 auf der Fahrbahn abgestützt wird, womit sich ein Fahrverhalten ähn­ lich dem eines zweiachsigen Radfahrzeuges ergibt. In dem hier dargestellten Beispiel würde vorteilhaft ein Antrieb des Fahrwerkes über die rahmenfeste Umlenktrommel 4 erfolgen.

Fig. 2 zeigt Laufrollen 7 in paarweiser, gestürzter Anordnung im Zusammenwir­ ken mit dem innenseitigem Führungsprofil 3 des Laufbandes 2. Auf Grund des Sturzwinkels greifen die Innenkanten der Laufrollen 7 wälzend direkt am Fuß des Führungsprofiles 3 an. Das Führungsprofil wird durch Seitenkräfte nur noch auf Schub und nicht mehr, wie sonst bei einem gegenüber der Lauffläche des Lauf­ bandes 2 oft erhöhtem Kraftangriffspunkt zusätzlich auf Biegung beansprucht.

Fig. 3 zeigt ein Viergelenk 13 mit einem rahmenfesten Gestellglied 14, je einem Längslenker 15 und 16 und einer Koppel 17. Ein Momentanpol 18 als Schnitt­ punkt der Verlängerungslinien der Längslenker 15 und 16 liegt außer- und unter­ halb einer Verbindungslinie 19 der Trommelmittelpunkte 20, 21, d. h. bei einer Auslenkung des Trommelmittelpunktes 20 entsteht um den Momentanpol 18 ein rückstellendes und damit die Trommellage stabilisierendes Moment. In der hier dargestellten Form würde zum Spannen des Laufbandes vorteilhaft der Längs­ lenker 16 längenverstellbar ausgeführt.

In der Draufsicht sind zwei gegeneinander geneigte Viergelenke mit gemein­ samem Gestellglied 14, beidseitigen Längslenkern 15, 16, gemeinsamer Koppel 17 und einer an dieser gelagerten Umlenktrommel 5 dargestellt. Daraus ergibt sich ein gegen Seitenkräfte sehr stabiles Trapez mit den Seiten 14 - 15/16 - 17 - 15/16.

Bei einer asymmetrisch angelenkten Pendelbrücke nach Fig. 4 mit einer Laufrolle 7 und einer Umlenkrolle 6 kann die Umlenkrolle 6 das Laufband 2 je nach Größe seiner Vorspannung und der Pendelbrücken-Asymmetrie mehr oder weniger stark auf die Fahrbahn aufdrücken bzw. wie dargestellt auch ohne Fahrbahnkontakt führen. Dabei ergibt sich ein besonders ruhiges Fahrverhalten beim Überfahren von Hindernissen sowie beim Nicken des Fahrzeuges.

Fig. 5 stellt schematisch die Funktionsverbindungen zwischen einem angetrie­ benen Fahrwerk 1, der einstellbaren Vorspanneinrichtung 8, einem Schlupfgeber 22 und Zugkraftgeber 23 dar. Abhängig von Zugkraftbedarf und/oder Schlupf zwischen Laufband und Antriebstrommel wird die Vorspann­ kraft auf das jeweils erforderliche Maß eingestellt. Der Schlupf kann dabei beson­ ders einfach durch Vergleich der Umfangsgeschwindigkeiten von Antriebs­ trommel (schlupfbehaftet) und Umlenktrommel (schlupffrei) ermittelt werden.

Erfindungsgemäße Fahrwerke sind nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Vorteile auch bei nicht angetriebenen Bandlaufwerken z. B. für Anhänger oder gezogene Arbeitsmaschi­ nen realisierbar. Die Merkmale der Erfindung sind vorteilhaft auch auf stationäre Bandlaufwerke wie Förder-, Dosier- oder Kratzbänder einsetzbar, bei denen z. B. hohe Zugkräfte, eine gleichmäßige Druckverteilung und/oder die Aufnahme größerer Seitenkräfte wichtig ist.

Liste der Bezugszeichen

Bandlaufwerk 1
elastomeren Laufband 2
innenseitigem Führungsprofil 3
Umlenktrommel 4 und 5
Umlenkrolle 6
Laufrollen 7a-7d
einstellbaren Vorspanneinrichtung 8
federnde Aufhängungen 9, 10 und 11 für 5/6/7
Einrichtung 12 zur Höhenverstellung einiger Laufrollen 7
Viergelenk 13
Gestellglied 14
Längslenker 15, 16
Koppel 17
Momentanpol 18
Verbindungslinie 19
Trommelmittelpunkte 20, 21
Schlupfgeber 22
Zugkraftgeber 23

Claims (8)

1. Bandlaufwerk, insbesondere als Fahrwerk für landwirtschaftliche Fahrzeuge, mit einem elastomeren Laufband mit innenseitigem Führungsprofil, mit beid­ endigen Umlenkrollen und/oder -trommeln, mit einer oder mehreren Laufrollen und mit einer auf mindestens eine Umlenkrolle oder -trommel wirkenden, einstell­ baren Vorspanneinrichtung, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

• a) Die Vorspanneinrichtung ist einstellbar auf Vorspannkräfte, die ein Mehrfaches der auf das Fahrwerk wirkenden Gewichtskraft betragen.
• b) Sämtliche in Fahrbahnkontakt befindlichen Umlenktrommeln bzw. -rollen und Laufrollen sind mit dem Fahrwerk- oder Fahrzeugrahmen über federnde Aufhängungen verbunden.
• c) Mindestens die federnde Aufhängung der im Längsmittenbereich des Fahrwerkes angeordneten Laufrolle(n) weist eine Einrichtung zur Höhenverstellung im Betrieb auf.

2. Bandlaufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Höhenverstellung im Betrieb beim Fahren enger Kurven und beim Wenden ein Absenken und/oder bei schneller Straßenfahrt ein Anheben der im Längsmitten­ bereich des Fahrwerkes angeordneten Laufrolle(n) schaltet.

3. Bandlaufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängun­ gen der Laufrollen verdrehweich und biegesteif ausgeführt sind.

4. Bandlaufwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens die im Längsmittenbereich des Fahrwerkes angeordneten Laufrollen um einen auf das innenseitige Führungsprofil weisenden Sturzwinkel gegeneinander geneigt sind.

5. Bandlaufwerk nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die federnde Aufhängung der Umlenktrommeln zwei ebene Viergelenke aufweist, deren Ebenen in Fahrtrichtung gegeneinander geneigt sind und deren Momentanpole außer- und unterhalb der Verbindungslinie der Trommelmittelpunkte liegt.

6. Bandlaufwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Längslenker jedes Viergelenkes längenverstellbar ausgebildet ist und die Achse der zugehörigen Umlenktrommel auf der diesem Glied nächstliegenden Hälfte der Viergelenkkoppel angeschlossen ist.

7. Bandlaufwerk mit Pendelbrücken für Umlenk- und/oder Laufrollen nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelbrücken-Hebelarmlängen der Umlenkrollen geringer als die der Nachbar­ laufrollen sind.

8. Bandlaufwerk mit kraftschlüssigem Antrieb mindestens einer der beidendigen Umlenktrommeln eines Fahrwerkes, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Vorspanneinrichtung im Betrieb von einer Zugkraft- und/oder Schlupfmeßeinrich­ tung geschaltet wird.