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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine gedämpfte gefederte Achse, insbesondere
für landwirtschaftliche
Maschinen, Industriefahrzeuge und dergleichen.
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Im
Folgenden wird insbesondere auf eine Vorderachse eines Traktors
Bezug genommen, es ist jedoch klar, dass eine Achse gemäß der vorliegenden
Erfindung vorteilhafterweise an jeglicher Art von landwirtschaftlicher
Maschine oder Industriefahrzeug angebracht werden kann, welche(s)
ausgelegt ist, sich unter Geländebedingungen,
beispielsweise auf Feldern, ebenso wie auf der Straße umher
zu bewegen und/oder zu arbeiten.
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Wie
bekannt ist, sind alle mit vier Rädern versehenen Fahrzeuge redundante
Strukturen, welche, um bei der Fortbewegung nicht umher zu springen, ihre
Räder frei
haben müssen,
um sich der nicht perfekten Ebenheit des Bodens anzupassen.
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Traditionell
sind die Räder
in Paaren durch zwei Achsen, eine hintere und eine vordere, getragen,
welche in unterschiedlicher Weise an dem Fahrwerk der Maschine befestigt
sind. Die Struktur der Achsen erweist sich vor allem für die Vorderachse, welche
sowohl die Steuerfunktion als auch die Antriebs-/Traktionsfunktion
erfüllen
muss, als besonders kompliziert.
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Bei
traditionellen Traktoren werden die Vorderräder von einer Vorderachse getragen,
welche transversal bezüglich
der landwirtschaftlichen Maschine oder des Industriefahrzeugs schwingt
oder schaukelt. Diese Lösung
hat sich, obwohl sie ökonomisch
und technisch möglich
ist, solange die Geschwindigkeit von Traktoren einen in gewisser
Weise beschränkten
Wert (weniger als 30 bis 40 km/h) zu haben pflegte, als gänz sen. Die
letzteren haben in der Tat die Möglichkeit,
sich sowohl abseits der Straße,
in Feldern als auch auf der Straße mit Geschwindigkeiten umher
zu bewegen, welche sogar hoch sein können, wobei die Geschwindigkeiten
für die fraglichen
Fahrzeuge Werte von 50 km/h bis 60 km/h erreichen können. Bei
derartigen Geschwindigkeiten erweist sich eine einfache schwingende
oder schaukelnde Achse gemäß traditionellen
Ausführungsbeispielen
nicht nur als sehr ermüdend
für den
Traktorfahrer, sondern zudem als bei Weitem unsicher auf Grund der
schlechten Haftung der Räder
am Boden. Gedämpfte
gefederte Achsen für
Traktoren der neuesten Generation sind aus EP-A 512550, EP-A-553516
und EP-A-997328 bekannt.
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Ein
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es daher, die oben erwähnten technischen
Probleme zu beseitigen, indem sie eine verbesserte gedämpfte gefederte
Achse insbesondere für
landwirtschaftliche Maschinen, Industriefahrzeuge und dergleichen
bereitstellt, welche bei allen Fahrbedingungen sowohl abseits der
Straße
als auch auf holprigen Straßen ebenso
wie auf asphaltierten Straßen
und sowohl bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten als auch bei hohen
Fahrzeuggeschwindigkeiten sicher ist.
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Ein
anderer Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine gedämpfte gefederte
Achse bereitzustellen, welche einen hohen Fahrkomfort für den Fahrer
garantieren wird. Dies führt
offensichtlich zu einer stark reduzierten Ermüdung für den Fahrer.
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Ein
noch anderer Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine gedämpfte gefederte
Achse bereitzustellen, welche im Wesentlichen ökonomisch ist.
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Nicht
der am wenigsten wichtige Zweck der Erfindung ist es, eine gedämpfte gefederte
Achse insbesondere für
landwirtschaftliche Maschinen, Industriefahrzeuge und dergleichen
bereitzustellen, welche im Wesentlichen einfach und verlässlich ist.
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Diese
und andere Zwecke gemäß der vorliegenden
Erfindung werden erfüllt,
indem eine gedämpfte
gefederte Achse, insbesondere für
landwirtschaftliche Maschinen, Industriefahrzeuge und dergleichen,
gemäß Anspruch
1 bereitgestellt wird.
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Andere
Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sind weiter in den Unteransprüchen definiert.
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Vorteilhafterweise
garantiert eine gedämpfte gefederte
Achse gemäß der vorliegenden
Erfindung eine höhere
Traktion und somit auch eine höhere Produktivität. Zusätzlich zu
der Ermöglichung
von Energieeinsparung und niedrigerem Reifenverschleiß ermöglicht diese
Tatsache eine Vergrößerung und
Verstärkung
der Betriebsmöglichkeiten
des Traktors.
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Eine
gemäß der vorliegenden
Erfindung gebaute Achse leistet eine hohe Selbststabilisierungskapazität und macht
es darüber
hinaus möglich,
die Kapazität
zum Dämpfen
der Belastungen, welche von möglichen
Stößen auf
das Fahrzeug von den variablen Bedingungen des Geländes herrühren, beträchtlich
zu vergrößern.
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Zusätzlich ist
die Achse gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer sehr kompakten Anordnung ausgerüstet, welche
alle für
den Betrieb der Achse nötigen
Hilfselemente zusammengruppiert.
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Insbesondere
bilden mit Gas befüllte
Akkumulatoren, eine Ventilanordnung und eine elektronische Steuereinheit
einen Teil der Anordnung.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile einer gedämpften gefederten Achse gemäß der vorliegende Erfindung,
insbesondere für
landwirtschaftliche Maschinen, Industriefahrzeuge und dergleichen,
werden sich klarer aus der folgenden Beschreibung ergeben, welche
unter Bezugnahme auf die beigefügte
schematische Zeichnung gegeben wird, um nicht einschränkende Beispiele
zu geben, wobei:
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1 eine
Draufsicht von oben eines Ausführungsbeispiels
der Achse gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt,
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2 eine
erhöhte
Frontansicht der Achse aus 1 zeigt,
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3 eine
erhöhte
Rückansicht
eines Abschnitts der Achse von 1 zeigt,
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4 einen
vergrößerten Querschnitt
gemäß der Linie
IV-IV von 1 der Achse gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf die obigen Figuren ist darin ein erstes
Ausführungsbeispiel einer
gedämpften
gefederten Achse, insbesondere zur Benutzung bei landwirtschaftlichen
Maschinen, Industriefahrzeugen und dergleichen, dargestellt, wobei
die Achse als Ganzes mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet
ist.
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Die
Achse umfasst eine obere Halterung 62, welche aus einem
oberen rohrförmigen
Ende besteht, an dessen Seiten integral zwei Platten 66 befestigt
sind, welche sich erstrecken und miteinander verbinden, um eine
klammerähnliche
Verlängerung zu
bilden.
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Die
Verlängerung 68 trägt an einem
freien Ende Verrippungen 82, welche in drehbarer Weise
einen ersten Stift 70 tragen. Der Stift 70 ragt
heraus und trägt
an jedem seiner Enden in integraler Weise einen Arm 72,
welcher in einer Gabel 74 endet. Jede der zwei Gabeln 74 ist
an einem Ende 76 drehbar gelagert, welches sich von einem
Arm 78 erstreckt, welcher integral mit dem hohlen Zentralkörper 80 der Achse 11 ist.
Der Zentralkörper 80 und
die Arme 78 bilden ein Last tragendes Element der Achse 11.
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In
einer der Verlängerung 68 entsprechenden
Position sind weiterhin Verrippungen 82 bereitgestellt,
welche ein durchgehendes Loch aufweisen, in welches ein zweiter
Stift 84 eingesetzt ist. Auch der zweite Stift 84 ragt
aus den Verrippungen 82 und trägt, integral mit jedem seiner
beiden Enden, einen Arm 86, welcher über einem entsprechenden Arm 72 angeordnet
ist. Jeder der zwei Arme 86 endet wiederum in einer Gabel 88,
welche an einem Ende 90 drehbar gelagert ist. Natürlich erstrecken
sich auch die beiden Enden 90 von jedem Arm 78,
welcher integral mit dem Zentralkörper 80 ist.
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Am
Ende jedes der Arme 78 trägt die Achse 11 eine
lenkende Radnabenanordnung 92, aus welcher ein Hebel 94 ragt,
mit welchem eine angelenkte Stange 96 verbunden ist. Die
angelenkte Stange 96 kann durch einen Steueraktuator 98 in
einer derartigen Weise translationsmäßig betätigt werden, das sie die Lenkung
der zwei Radnabenanordungen 92 steuert.
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In
das obere rohrförmige
Ende 64 ist ein Stift 100 eingesetzt, durch welchen
die Achse 11 an dem Fahrwerk einer landwirtschaftlichen
Maschine oder eines Industriefahrzeugs verankert ist.
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An
demselben Stift 100 ist an einem seiner Abschnitte, welche
auf der Seite der Verlängerung 68 ragt,
ein Kugelgelenk 102 befestigt, welches integral mit einer
Stange 104 eines stoßabsorbierenden
Elements ist.
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Die
Stange 104 geht durch eine Öffnung 106 des Trägers 62 hindurch
und ist in einem Zylinder 108 eingesetzt. Der letztere
ist wiederum an einem Ende 110 drehbar gelagert, welches
sich von dem Zentralkörper 80 der
Achse 11 an einem Punkt erstreckt, welcher einer Symmetrieachse 112 der
letzteren entspricht. Das Ende 110 ist zwischen den zwei
Armen 72 angeordnet.
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Der
Zylinder 108 ist durch (aus Gründen der Einfachheit nicht
gezeigte) Rohre mit mit Gas gefüllten
Akkumulatoren 114 verbunden. Wie in den 1 und 3 klar
gesehen werden kann, sind die Akkumulatoren 114 drei an
der Zahl, einer einer größeren Größe und zwei
einer kleineren Größe. Die
zwei Akkumulatoren 114 kleinerer Größe werden durch eine Ventilanordnung 116 getragen,
welche wiederum durch einen der Arme 78 der Achse 11 getragen
wird. Der verbleibende Akkumulator 114 größerer Größe ist stattdessen
direkt an dem Arm 78 der Achse 11 fixiert. In
einer Position benachbart zu dem Akkumulator 114 größerer Größe ist eine
elektronische Steuereinheit 120 befestigt, welche ein Öffnen und/oder Schließen von
(nicht gezeigten) Magnetventilen steuert, welche ausgelegt sind,
den Zylinder 108 in Kommunikation mit den Akkumulatoren 114 und mit
dem Hydraulikkreis der Maschine oder des Fahrzeugs zu bringen.
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Der
Betrieb der gedämpften
gefederten Achse 11 gemäß der vorliegenden
Erfindung, insbesondere für
landwirtschaftliche Maschinen, Industriefahrzeuge oder dergleichen,
ist im Wesentlichen im Folgenden beschrieben.
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Die
Achse 11 wird unter dem Fahrgestell der landwirtschaftlichen
Maschine oder des Industriefahrzeugs mittels des Stifts 100 verankert.
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Wenn
die Achse 11 unterhalb des Fahrgestells des Fahrzeugs verankert
ist, kann sie in zwei verschiedenen Betriebsarten betrieben werden.
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Gemäß einer
ersten Betriebsart weist der Zylinder 108 kein unter Druck
stehendes Öl
in seinen Kammern auf, und die Stange 104 kommt nach unten,
was den Kolben, welcher integral mit der Stange 104 ist,
in Kontakt mit dem Boden des Zylinders 108 bringt.
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In
dieser Situation arbeitet die Achse 11 als eine traditionelle
Achse, welche nur in der Lage ist, um den Stift 100 zu
schwingen oder zu schaukeln.
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Gemäß einer
zweiten Betriebsart wird stattdessen ein unter Druck stehendes Fluid
in die zwei Kammern des Zylinders 108 eingeführt.
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In
diesem Fall bewegen jegliche Belastungen auf das Fahrgestell der
Maschine oder des Fahrzeugs oder auf die Achse 11 selbst
die Stange 104 in eine von zwei Richtungen, entweder zu
der Innenseite oder zu der Außenseite
des Zylinders 108 hin.
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In
dieser Situation drehen sich die Arme 72 und 86 auf
der einen Seite um die Stifte 70 und 84 und auf
der anderen Seite um jeweilige Scharniere, was bewirkt, das sich
die Arme 78 und der Zentralkörper 80 im Wesentlichen
parallel zueinander verschieben. Zur selben Zeit dämpft das
in dem Zylinder 108 enthaltene Öl, welches in die mit Gas befüllten Akkumulatoren übergeht,
die Schwingungen.
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In
der Praxis verschieben sich die Arme 78 und der Zentralkörper 80 entlang
der Achse 112 mit sehr beschränkten und überhaupt praktisch vernachlässigbaren
Rotationen um eine transversale Achse 122 oder um eine
andere Achse parallel zu der Achse 122.
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Modifikationen
und Abwandlungen der Achse 11 gemäß der vorliegenden Erfindung
zusätzlich zu
den bereits erwähnten
sind natürlich
möglich.
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Insbesondere
ist ein zweites Ausführungsbeispiel
der Achse 11, welches aus Gründen der Einfachheit nicht
dargestellt ist, ähnlich
dem vorstehend beschriebenen und unterscheidet sich von diesem darin,
dass es mit zwei stoßabsorbierenden
Elementen versehen ist.
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Unter
Beibehaltung derselben Bezugszeichen wie für das erste Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind an dem oberen rohrförmigen Ende zwei Befestigungspunkte
fixiert, und an diesen sind die Stangen 104 des stoßabsorbierenden
Elements verbunden. Die Stangen 104 sind in die Zylinder 108 eingesetzt, welche
die Gabeln 64, 88 durchqueren und an den Armen 78 befestigt
sind.
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Zusätzlich können, außer dass
sie an der Front der Achse 11 gemäß der Erfindung angebracht sind,
wenn letztere an einer Maschine oder einem Fahrzeug angebracht ist,
die stoßabsorbierenden Elemente
oder hydraulische Zylinder ebenso an der Rückseite angeordnet sein, ohne
dass der Betrieb der Achse 11 gemäß der vorliegenden Erfindung
wesentlichen Abänderungen
unterzogen wird. In diesen Fällen
weist das obere rohrförmige
Ende 64 zwei Befestigungspunkte auf, an welchen die oberen
Enden der stoßabsorbierenden
Elemente mittels Kugelgelenken befestigt sind.
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Offensichtlich
ist der Betrieb der Achse 11 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
derselbe wie bereits für
das erste Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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In
der Praxis wurde bemerkt, dass die gedämpfte gefederte Achse gemäß der Erfindung,
insbesondere zur Benutzung bei landwirtschaftlichen Maschinen, Industriefahrzeugen
und dergleichen, insoweit besonders vorteilhaft ist, als dass sie
sehr sicher ist und ein hohes Maß an Fahrkomfort für den Fahrer
verbunden mit einer sehr beschränkten
Ermüdung
sicherstellt.
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Zudem
ermöglicht
die sehr kompakte Anordnung von Hilfselementen, alle von denen auf
der anderen Seite integral mit der Achse sind, eine einfache Zugänglichkeit
der besagten Hilfselemente und eine Verringerung der Gesamtabmessungen
ebenso wie sie ein hohes Maß an
Verlässlichkeit
garantiert.
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Die
gedämpfte
gefederte Achse, insbesondere für
landwirtschaftliche Maschinen, Industriefahrzeuge und dergleichen,
kann, wie sie konzipiert ist, zahlreichen zusätzlichen Modifikationen und
Abwandlungen unterworfen werden, welche alle in den Bereich der
angehängten
Ansprüche
fallen.