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Hintergrund der Erfindung:
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Gebiet der Technik:
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Diese Erfindung bezieht sich auf
die Verbesserung eines landwirtschaftlichen Traktors. Insbesondere
bezieht sie sich auf eine direkt angetriebene elastomere Laufkette
und ein Federungssystem für einen
landwirtschaftlichen Traktor.
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Beschreibung des Standes
der Technik:
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Landwirtschaftliche Traktoren wurden über Jahrzehnte
für eine
Vielzahl von Arbeitsvorgängen
in der Landwirtschaft vewrwendet. Traktoren wurden vielseitiger
und werden nunmehr für
eine größere Anzahl
von landwirtschaftlichen Aufgaben verwendet. Um die Verdichtung
des Bodens zu einem Minimum zu machen, werden in vielen Fällen mit
Profilen versehene Laufketten zur Abstützung eines landwirtschaftlichen
Traktors verwendet. Die Laufketten ergeben den zusätzlichen
Vorteil, daß ein
Traktor im Gegensatz zu seinem mit Rädern versehenen Gegenstück auf einem
nassen Feld verwendet werden kann. Die Verwendung von mit Laufketten
versehenen Traktoren ergibt jedoch neue Schwierigkeiten. Der größte Teil
dieser Probleme besteht darin, eine Ausrichtung der Laufkette und
eine geeignete Aufhängung
oder Federung für
den mit Laufketten versehenen Traktor oder Raupenschlepper aufrechtzuerhalten.
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Der Stand der Technik zeigt diese
und zusätzliche
Schwierigkeiten. Das US-Patent 5,279,378 der Caterpillar Inc. oder „Cat" beschreibt
einen für
einen rauhen Betrieb ausgelegten landwirtschaftlichen Raupenschlepper,
wie er als Cat ChallengerTM-Traktor verwendet
wird. John Deere stellt weiterhin den Deere 9000TTM her,
der ein Raupenschlepper ist. Sowohl der Deere 9000TTM als
auch der Cat Challenger-Traktor haben eine Differenzlenkung, die
eine zusätzliche
Motorleistung zum Kurvenfahren erfordert, weil die Traktor-Fahrgeschwindigkeit
beibehalten wird und damit auch die gleiche Zugleistung erforderlich
ist. Das Endergebnis besteht darin, daß der Fahrer zum Kurvenfahren
die Motorbelastung entweder durch Herunterschalten auf einen niedrigeren
Gang oder durch Anheben des Arbeitsgeräts zur Verringerung der Zuglast
verringern muß.
Die Firma Case Corporation stellt einen Raupenschlepper her, der
als der Case-IH Quad TrackTM-Traktor bekannt
ist, der eine Gelenklenkung hat. Die Manövrierbarkeit hiervon ist jedoch
auch in schwerwiegender Weise auf einen großen Kurvenradius von 5,94 m
(19'6'') beschränkt.
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Entsprechend besteht ein Bedarf an
einem direkt angetriebenen Elastomer- oder Gummi-Laufketten- und Aufhängungssystem für einen
landwirtschaftlichen Traktor.
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In der US-A-5,316,381 ist ein Laufketten-Aufhängungssystem
gezeigt, das ein Antriebsrad, zwei Laufräder und dazwischen angeordnete Stützrollen
umfaßt.
Die Laufräder
und die Stützrollen sind
auf jeweiligen vorderen und hinteren Schwenkarmen und Zwischenarmen
befestigt, die schwenkbar an einer starren Rahmenplatte befestigt
sind. Jeder der Schwenkarme umfaßt einen getrennten hydraulischen
Federungszylinder zur getrennten Steuerung der Bewegung der Arme.
Die Zylinder mit den zugehörigen
Verankerungsbereichen erfordern einen erheblichen Raum und machen
die Anordnung kompliziert und aufwendig.
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Ziele der vorliegenden
Erfindung
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein direkt angetriebenes Elastomer-Laufketten- und Aufhängungssystem
für einen
landwirtschaftlichen Traktor zu schaffen.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein Laufketten- und Aufhängungssystem für viele
Arten von Traktoren mit Hilfe einer Anzahl von Luftfedern zu schaffen.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein Laufketten- und Aufhängungssystem zu schaffen, das
sich an Bodenerhebungen anpassen und Bodenvertiefungen überbrücken kann.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein Laufketten- und Aufhängungssystem mit zwei mittleren
Laufkettenrahmen, die sich unabhängig
voneinander bewegen können,
und einem Brückenträger zu schaffen,
der es den mittleren Laufkettenrahmen ermöglicht, eine nach oben gerichtete vertikale
Bewegung auszuführen,
jedoch eine nach unten gerichtete vertikale Bewegung verhindert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die Erfindung beseitigt die Nachteile
des Standes der Technik. Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufketten-
und Aufhängungs-
oder Federungssystem für
einen landwirtschaftlichen Traktor. Die Erfindung besteht aus einer
endlosen, aus Gummi oder Elastomermaterial bestehenden Laufkette
oder Raupe, die ein Antriebsrad, vordere und hintere Laufräder und
zwei Paare von mittleren Rollenrädern
und ein Abstütz-Fahrgestell
umgibt. Das Fahrgestell weist vordere und hintere Aufhängungsarme
auf, die schwenkbar an der Vorder- bzw. Hinterachse befestigt sind.
An dem vorderen Aufhängungsarm
ist ein vorderes Laufrad, eine Luftfeder, ein vorderes Ausrichtelement
und ein Laufketten-Spannzylinder
angebracht. An dem hinteren Aufhängungsarm
ist das hintere Laufrad und eine weitere Luftfeder angebracht. Ein
Paar von vorderen mittleren Laufkettenrollen ist von einem vorderen
Mittel-Laufkettenrahmen abgestützt,
der schwenkbar an dem vorderen Ausrichtbauteil angebracht ist. Ein
Paar von hinteren mittleren Laufkettenrollen wird durch einen hinteren
mittleren Laufkettenrahmen abgestützt, der schwenkbar an dem
hinteren Aufhängungsarm
angebracht ist. Ein Brückenträger ist
schwenkbar an dem vorderen mittleren Laufkettenrahmen befestigt.
Der Brückenträger ist
schwenkbar mit dem hinteren mittleren Laufkettenrahmen über ein
gleitendes Wellenelement verbunden. Das gleitende Wellenelement
ist schwenkbar mit dem hinteren mittleren Laufkettenrahmen verbunden
und kommt mit der darunterliegenden Brücke in Eingriff.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die Vorteile der Erfindung werden
aus einer Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung,
insbesondere in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, verständlich,
in denen:
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1 eine
allgemeine Ansicht eines landwirtschaftlichen Traktors ist,
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2 eine
Seitenansicht eines direkt angetriebenen elastomeren Laufketten-
und Aufhängungssystems
ist,
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3 eine
graphische Darstellung ist, die den Wenderadius eines Traktors in
den Gängen 1 bis 12 erläutert.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
ist es möglich,
die Hauptelemente und die allgemeine Betriebsweise der vorliegenden
Erfindung zu beobachten. Die Bezugnahmen auf links und rechts werden
aus Bequemlichkeitsgründen
verwendet und werden so bestimmt, als ob man an der Rückseite des
Traktors steht und auf dessen vorderes Ende in der normalen Fahrtrichtung
blickt. In gleicher Weise werden die Bezeichnungen vorwärts und
rückwärts durch
die normale Bewegungsrichtung des Traktors bestimmt. Aufwärts- oder
Abwärtsrichtungen
beziehen sich auf den Boden oder die Arbeitsoberfläche. Horizontale
oder vertikale Ebenen beziehen sich ebenfalls auf den Boden.
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1 zeigt
einen üblichen
landwirtschaftlichen Traktor, der die vorliegende Erfindung enthält. Der
landwirtschaftliche Traktor weist ein Paar von elastomeren Laufketten
oder Raupen (von denen lediglich eine gezeigt ist) für die Bewegung
und die Abstützung
des übrigen
Teils des Traktors auf. Es ist ein Motorabteil zur Lieferung der
Leistung vorgesehen. Eine Fahrerplattform wird über eine Reihe von Plattformstufen
erreicht und enthält
einen (nicht gezeigten) Fahrersitz. Vom Fahrersitz aus kann der
Fahrer eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Arbeitsvorgängen beobachten
und steuern. Ein von einer Lenksäule
getragenes Lenkrad befindet sich vor dem Fahrersitz. Es ist ein
Satz von linken Steuerungen und rechten Steuerungen für die Steuerung
der Zugvorrichtung, der (nicht gezeigten) Zapfwelle (PTO) und verschiedener
anderer landwirtschaftliche Systeme vorgesehen. Das Getriebegehäuse enthält das (nicht gezeigte)
Getriebe, das Leistung an die Laufketten liefert. Die vorliegende
Erfindung richtet sich speziell auf das Laufketten- und Aufhängungssystem
des Traktors.
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2 zeigt
die Traktor-Laufkette und einen Rahmen 1, der aus einer
endlosen Gummi-Laufkette 2,
einem Antriebsrad 3, vorderen und hinteren Laufrädern 4 und 5,
in der Mitte angeordneten Radrollen 6, 7, 8 und 9,
und tragenden Fahrgestell-Bauteilen 10 besteht, die mit
dem Traktor-Fahrgestell über
Achsträger 11 und 12 verbunden
sind. Die Fahrgestell-Bauteile
bestehen aus einem hinteren Aufhängungsarm 13,
der drehbar an der Achse 11 befestigt ist, und an dem Arm 13 ist
das Laufrad 4 und eine Luftfeder 14 angebracht.
Ein vorderer Aufhängungsarm 15 ist
drehbar an dem Vorderachsträger 12 befestigt.
An dem vorderen Aufhängungsarm 15 ist
eine Luftfeder 16, ein vorderes Ausrichtbauteil 17,
eine Vorderachse 18, ein Vorderrad 5 und ein Laufketten-Spannzylinder 19 angebracht.
Die mittleren Laufketten-Rollen 8 und 9 werden
durch einen hinteren mittleren Laufkettenrahmen 20 gehaltert,
der schwenkbar an dem hinteren Arm 13 durch einen Bolzen 22 befestigt
und von der Luftfeder 14 abgestützt ist. Die mittleren Laufketten-Rollen 6 und 7 werden
durch einen vorderen mittleren Laufkettenrahmen 21 abgestützt, der
schwenkbar an dem vorderen Ausrichtbauteil 17 über einen
Bolzen 23 befestigt und durch die Luftfeder 16 abgestützt ist.
Ein Brückenträger 24 ist
schwenkbar an dem vorderen mittleren Laufkettenrahmen 21 über einen
Bolzen 25 befestigt. An dem Brückenträger 24 ist ein Gleitwellenbauteil 26 angebracht,
das schwenkbar mit dem hinteren mittleren Laufkettenrahmen 20 über einen
Bolzen 27 verbunden ist.
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Die Neuheit und die Merkmale dieses
Laufketten-Aufhängungssystems
sind die zwei mittleren Laufkettenrahmen 20 und 21,
die sich unabhängig voneinander
und in Vertikalrichtung durch Verschwenken um die Bolzen 22 und 23 bewegen
können
und die die vertikale Maschinenlast über die Luftfedern 14 und 16 abstützen. Der
Brückenträger 24 und
das daran angebrachte Gleitwellenbauteil 26 bilden ein
Merkmal, das es den mittleren Laufkettenrahmen 20 und 21 lediglich
ermöglicht,
sich nach oben über
die Ebene 28 hinaus zu bewegen, jedoch keine nach unten
gerichtete vertikale Bewegung ermöglicht. Das Gleitwellenbauteil 26 ermöglicht eine längsgerichtete
Bewegung zwischen den mittleren Laufkettenrahmen 20 und 21,
wenn eine vertikale Bewegung erforderlich ist.
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Weiterhin ergibt sich eine längsgerichtete Bewegung
der mittleren Laufkettenrahmen, wenn die vorderen und hinteren Aufhängungsarme 13 und 15 um
die Achsträger 11 und 12 verschwenkt
werden. Pufferanschläge 29 und 30 sind
zwischen dem vorderen mittleren Laufkettenrahmen 21 und
dem Brückenträger 24 und
zwischen dem hinteren mittleren Laufkettenrahmen 20 und
dem Gleitwellenbauteil 26 angeordnet. Die Pufferanschläge puffern
den Aufprall zwischen den Teilen ab, und aufgrund der Gleitbewegung
des Wellenbauteils 26 ergibt sich kein Gleiten oder eine
Abnutzung der Pufferanschläge,
wenn sich die Laufkettenrahmen relativ zueinander bewegen. Die zwei
mittleren Laufkettenrahmen fangen „Buckel" auf der Bodenoberfläche ab, überbrücken jedoch
die „Löcher", so
daß sich
sanfteres Fahren und eine größere Bodenoberflächen-Anpassungsfähigkeit
ohne die Längsachsen-Nickbewegung
ergibt.
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Das Laufketten-System weist als Merkmal ein
neuartiges Aufhängungssystem
auf, das ein Fahrverhalten ergibt, das anderen landwirtschaftlichen
Laufketten-Maschinen überlegen
ist, weil kein andere Maschine eine eingebaute Aufhängung oder Federung
dieser Art aufweist. Das Merkmal der Aufhängung ist seine Fähigkeit, über Löcher oder
Buckel zu fahren, jedoch die Buckel und Löcher zu kompensieren. Der Traktor
fährt im
Effekt auf einem Luftkissen, das durch vier Luftfedern abgestützt ist.
Die Aufhängung
ist sanft gegenüber
dem Traktor und sanft gegenüber
dem Fahrer. Es wird ein wesentlich komfortableres Fahren bei höheren Geschwindigkeiten erzielt,
als bei einem Traktor ohne Aufhängung
oder Federung.
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Die vorderen und hinteren Aufhängungsarme
des Laufkettensystems sind im Inneren der Laufkette angeordnet,
so daß sie
Laufkettenspannungs- und Laufkettenlast-neutral sind. Dies heißt mit anderen
Worten, daß eine
Zuglast und eine Laufkettenspannung keine Aufhängungs-Bewegung hervorruft. Weiterhin
ergibt umgekehrt eine Aufhängungsbewegung
keine Beeinflussung der Laufkettenspannung.
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Das Laufkettensystem hat eine eingebaute Bremsnickabstützung, die
dazu beiträgt,
die Traktor-Lage während
eines mittleren bis starken Bremsens aufrechtzuerhalten.
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Die Aufhängung trägt weiterhin zur Verringerung
der Bodenverdichtung durch Verringerung des Auflagedrucks jedes
Laufkettenrahmen-Lauf- und Rollenrades auf die Bodenoberfläche bei.
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Eine zusätzliche Traktionsleistung wird
auf unebenem Boden aufgrund der Tatsache gewonnen, daß die Bewegung
der Aufhängung
eine Anpassung jedes Laufkettenrahmens an den Boden beibehält.
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Das Laufkettensystem beinhaltet ein
hydromechanisches Zwillings-Lenksystem, das es dem Traktor ermöglicht,
unter voller Leistung Kurven unter Last zu fahren, ohne daß heruntergeschaltet
wird und/oder der Motor durchzieht oder abgewürgt wird. Weil jede Laufkettenlenkungs-Maschine
Leistung zum Kurvenfahren erfordert, addiert sich die erforderliche
Lenkleistung immer zu den Zugleistungsforderungen, wenn Kurven unter
Last gefahren werden. Weil das Laufkettensystem-Lenksystem die Geschwindigkeit
und daher die Zuglast bei einer Kurve verringert, wird die Gesamtleistung,
die von dem Motor beim Kurvenfahren aufgebracht werden muß, gleich
der, wie sie beim Geradeausfahren ist, oder sie wird sogar verringert.
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Die Laufkettensystem-Lenkung verringert automatisch
die Traktorgeschwindigkeit beim Kurvenfahren. Dies ist ideal für Kurven
am Ende einer Reihe, wenn an der Maschine befestigte Anbaugeräte verwendet
werden, und dies ergibt eine Verringerung von Abnutzungen und Beanspruchungen,
wenn mit breiten Zugbalken-Anbaugeräten Kurven gefahren werden.
John Deere-Traktoren erfordem ein dauerndes Herunterschalten und
Hochschalten zur Erzielung des gleichen Ergebnisses.
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Weil die Geschwindigkeit der äußeren Laufkette
beibehalten und die Traktorgeschwindigkeit auf dem Laufkettensystem
verringert wird, wenn eine Kurve gefahren wird, ist es weniger wahrscheinlich, daß die außenliegende
Laufkette „durchdreht"
oder die Zugkraft verliert. Bei den Deere- und Cat-Traktor-Differentiallenkungen
vergrößert die
außenliegende
Laufkette ihre Geschwindigkeit beim Kurvenfahren. Weil die äußere Laufkette
weiterhin eine höhere
Zuglast bei einer vergrößerten Geschwindigkeit ziehen
muß, ergibt
sich eine wesentlich größere Wahrscheinlichkeit
eines Überdrehens
der Laufkette.
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Stufen, die dem Fahrer einen Zugang
an die Fahrerkabine ermöglichen,
sind über
der Mitte der linken Laufkette angebracht, und sie können sehr einfach
einwärts
und auswärts
bewegt werden, in Abhängigkeit
von dem Spurabstand.
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Der Laufkettensystem-Traktor würde mit
einem Druckluftkompressor und Vorratstank ausgerüstet sein, so daß der Fahrer
in der Lage ist, den optimalen Luftdruck für die Aufhängungs-Luftfedern auszuwählen. Ein
Schnellablaß-Luftauslaß befindet
sich auf der Rückseite
des Traktors. Dieser kann auch zum Reinigen von entfernt angeordneten
Auslässen verwendet
werden.
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Obwohl die Figur einen großen Vierradantriebs-Traktor
zeigt, kann das Laufketten- und Aufhängungssystem auch auf irgendeinem
Landfahrzeug verwendet werden, unter Einschluß von kleineren Traktoren,
landwirtschaftlichen Traktoren und Gelenkladern sowie Erntemaschinen.