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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kraftfahrzeuge, insbesondere
der Fahrzeuge, die für
landwirtschaftliche Arbeiten bestimmt sind. Sie betrifft insbesondere
eine Vorrichtung, die dazu geeignet ist, die Spurverstellung der
beiden Räder
einer selben Achse eines Fahrzeugs vorzunehmen, insbesondere wenn
es auf einem unebenen Gelände
fährt.
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Die
Möglichkeit
der Veränderung
der Spur eines Fahrzeugs, d.h. die Spurverstellung der beiden Räder einer
selben Achse, ist besonders wichtig für die Fahrzeuge, die auf unebenem
Gelände
fahren sollen, insbesondere landwirtschaftliche Fahrzeuge vom Typ
Traktoren oder Feldspritzen. Die Vergrößerung der Spur ermöglicht es
nämlich,
die Stabilität des
Fahrzeugs im Vergleich zu jener, die es in seiner normalen Ausführung hätte, zu
erhöhen.
Da es sich ferner insbesondere um ein landwirtschaftliches Fahrzeug
handelt, das mit einer Spritzrampe versehen ist, soll dieses durch
die Kulturen fahren, wobei es Wege mit einem bestimmten Spurabstand
einschlägt.
Es ist somit wichtig, daß der
Bediener die Spur der Räder
des Fahrzeugs verstellen kann, um sich an die praktischen Verwendungsbedingungen anzupassen.
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Es
wurden bereits insbesondere in den Dokumenten
US 4 109 747 und
GB 2 311 967 Spurstellvorrichtungen
der beiden Räder
einer selben Achse eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs vorgeschlagen, deren
Prinzip auf dem Quergleiten der beiden Stangen, an deren Ende die
beiden Räder
der Achse montiert sind, beruht. In dem Dokument
US 4 109 747 gleiten die beiden Stangen
jeweils in zwei Lagerungen, die hintereinander auf dem Fahrgestell
des Fahrzeugs befestigt sind. In dem Dokument
GB 2 311 967 sind die beiden Stangen
in derselben Querausrichtung, da sie gleitend teleskopartig zueinander montiert
sind. In diesen beiden Dokumenten ist ein Gestängesystem vorgesehen, das es
ermöglicht
ein kontrolliertes geometrisches Verhältnis zwischen den beiden Rändern bei
ihrem Schwenken aufrecht zu erhalten, und zwar unabhängig von
der Breiteneinstellung der Spur.
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Diese
bekannten Vorrichtungen ermöglichen es
zwar, die Spurstellung der beiden Räder vorzunehmen, weisen aber
zahlreiche Nachteile auf. Die mechanische Verschiebung der Stangen,
die in Bezug zu ihrer jeweiligen Lagerung in dem Patent
US 4 109 747 und zueinander
in dem Dokument
GB 2 311 967 gleiten,
führt notwendigerweise
zu Spiel- und Verschleißproblemen.
Ferner ist, falls die Spurstellung der Räder nicht auf einem völlig ebenen
Gelände
mit einer geraden Bewegung des Fahrzeugs erfolgt, während der
Spurverstellphase eine hervorgerufene Wirkung des Einschlagens der
Räder festzustellen.
Diese Wirkung ist umso stärker,
als das Gelände
uneben ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Spurstellvorrichtung der beiden
Räder einer
selben Achse eines Fahrzeugs, das insbesondere für die landwirtschaftlichen
Arbeiten bestimmt ist, welche die vorgenannten Nachteile der bekannten
Vorrichtungen basierend auf dem Prinzip eines Quergleitens der Stangen,
an deren Ende die beiden Räder
befestigt sind, verhindert.
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Diese
Vorrichtung umfaßt
einen zentralen Korb, der vorzugsweise mit Hilfe einer Aufhängung mit
dem Gestell des Fahrzeugs verbunden ist, und für jedes Rad und in einer symmetrischen
Funktion zur Längsachse
des Gestells:
- – einen Radträger,
- – einen
Tragarm des Radträgers,
- – eine
Lenkstange,
- – eine
Kippeinheit,
- – ein
erstes Winkelverschiebemittel zur Spurstellung,
- – und
ein zweites Winkelverschiebemittel zur Richtungsänderung.
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Der
Tragarm ist einerseits schwenkbar auf dem zentralen Korb im Bereich
einer ersten Schwenkachse befestigt und andererseits schwenkbar
mit dem Radträger
entlang einer zweiten Schwenkachse verbunden. Die Lenkstange ist
einerseits schwenkbar mit dem Radträger entlang einer dritten Schwenkachse
und andererseits schwenkbar mit der Kippeinheit entlang einer vierten
Schwenkachse verbunden. Die Kippeinheit ist schwenkbar auf dem zentralen
Korb entlang einer fünften
Schwenkachse befestigt. Die erste, die zweite, die dritte und die
vierte Schwenkachse sind entlang der Spitzen einer geometrischen
Einheit angeordnet, die – auf
eine Horizontalebene projiziert – im Wesentlichen ein Parallelogramm
bildet, das unter der Wirkung des ersten Verschiebemittels zur Spurstellung
und unter der Wirkung des zweiten Verschiebemittels zur Richtungsänderung
verformbar ist.
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So
kommt es gemäß der besonderen
Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zu keinem Quergleiten mehr, sondern nur zum Winkelschwenken in Bezug
zu den Schwenkachsen, was zu keinerlei Spiel- und Verschleißerscheinungen
führt.
Ferner ist es eben diese Einheit von schwenkbar angelenkten Teilen,
die es ermöglicht,
die Spurstellung der Räder
und die Richtungsänderung
durchzuführen,
im Gegensatz zu den Vorrichtungen er beiden vorgenannten Dokumente,
bei denen die Spurstellung der Räder
und die Richtungsänderung
durch zwei voneinander unabhängige
Vorrichtungen erzielt wurden.
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In
diesem Dokument
US 4 241 803 geht
es zwar um vier Schwenkachsen, die entlang der Spitzen einer geometrischen
Einheit angeordnet sind, die ein verformbares Parallelogramm bildet,
aber in diesem Dokument geht es einerseits um eine Vorrichtung,
die für
die Höheneinstellung
des Gestells zur Spur und nicht für die Spurstellung der Räder bestimmt
ist, und andererseits hat die geometrische Einheit die Forme eines
Parallelogramms, projiziert auf eine Vertikalebene und nicht auf
eine Horizontalebene.
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Bei
der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist das erste Winkelverschiebeelement
beispielsweise ein erster so genannter Spurstellzylinder, der schwenkbar
einerseits am zentralen Korb und andererseits am Tragarm befestigt
ist.
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Das
zweite Winkelverschiebemittel ist beispielsweise ein zweiter sogenannter
Richtungszylinder, der schwenkbar einerseits am zentralen Korb und
andererseits direkt oder indirekt am Kippelement befestigt ist.
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Bei
einer Ausführungsvariante
fallen für
jedes Rad derselben Achse die erste und die fünfte Schwenkachse zusammen,
wobei die Kippeinheit schwenkbar auf dem zentralen Korb entlang
derselben Schwenkachse wie der Tragarm befestigt ist.
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Bei
einer Ausführungsvariante
ist nur ein einzige Richtungszylinder für die beiden Räder derselben
Achse vorhanden; in diesem Fall ist der Körper des Zylinders am zentralen
Korb befestigt, und das Ende der Stange ist an einer der beiden
Kippeinheiten befestigt, die miteinander schwenkbar durch eine Verbindungsstange
verbunden sind. Bei dieser Variante ermöglicht es die Betätigung des
einzigen Richtungszylinders somit, begleitend das Schwenken der beiden
Kippeinheiten auf koordinierte Weise durchzuführen.
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die Studie der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
einer Spurstellvorrichtung der beiden Räder einer selben Achse eines
landwirtschaftlichen Fahrzeugs besser verständlich, die in der beiliegenden
Zeichnung dargestellt sind, wobei:
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1 eine
sehr schematische und teilweise Darstellung für nur ein Rad der Spurstellvorrichtung der
Räder basierend
nur auf dem Winkelschwenken nach einem ersten Ausführungsbeispiel
ist, bei dem die erste und die fünfte
Schwenkachse unabhängig sind,
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die 2 und 3 die
Spurstellung (2) und die Richtungsänderung
(3) des ersten Beispiels der 1 darstellen,
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4 eine
sehr schematische und teilweise Darstellung für eine Spur der Vorrichtung
nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
ist, bei dem die erste und die fünfte
Schwenkachse zusammenfallen,
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die 5 und 6 die
Spurstellung (5) und die Richtungsänderung
(6) des zweiten Beispiels der 4 darstellen,
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7 eine
perspektivische Darstellung des vorderen Zugs ist, einschließlich der
Vorrichtung zur Spurstellung der Räder und zur Richtungsänderung nach
dem zweiten Beispiel sowie ihres Aufhängungssystems am Gestell des
Fahrzeugs,
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8 eine
Darstellung von unten des vorderen Zugs der 7 ist.
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Die
Spurstellvorrichtung der beiden Räder einer selben Achse, die
nachstehend beschrieben ist, ist hauptsächlich für die Fahrzeuge für landwirtschaftliche
Arbeiten vom Typ Traktor oder Feldspritze bestimmt, für die es
wichtig ist, den Abstand zwischen den Rädern in Abhängigkeit insbesondere vom Abstand
der zwischen den Kulturen frei gelassenen Spuren einstellen zu können.
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Allerdings
ist eine solche Vorrichtung nicht nur auf diese Anwendung beschränkt und
ist interessant für
jedes Fahrzeug, das eine Einstellung der Spurbreite erfordert.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung basiert auf der Winkelverschiebung
der sie bildenden Teile durch Schwenken um Schwenkachsen.
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In 1 sind
auf sehr schematische Weise die vier Hauptteile, die schwenkbar
aneinander angelenkt sind, sowie die beiden Winkelverschiebemittel, die
einerseits die Einstellung der Breite der Spur und andererseits
die Richtungsänderung
ermöglichen, dargestellt.
Diese Darstellung betrifft nur eines der beiden Räder derselben
Achse, wobei es sich versteht, daß das andere Rad dieselben
Teile umfaßt, deren
Funktion genau symmetrisch zur Längsachse LL' des Gestells des
Fahrzeugs ist, obwohl die genaue Anordnung der Teile nicht genau
symmetrisch zur Achse ist.
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Die
Vorrichtung 1 ist auf einem zentralen Korb 2 montiert,
der entweder starr oder vorzugsweise mit Hilfe einer Aufhängung auf
dem Gestell des Fahrzeugs montiert ist.
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Die
Vorrichtung 1 umfaßt
für ein
bestimmtes Rad 14 einen Radträger 3, einen Tragarm 4,
eine Lenkstange 5 und eine Kippeinheit 6. Diese
vier Teile sind aneinander entlang von vier Schwenkachsen und Vertikalachsen
A, B, C, D angelenkt. In 1 ist jeder der vier grundlegenden
Teile der Vorrichtung 1 durch die gerade Linie dargestellt,
die ihre beiden Schwenkachsen verbindet. Es ist nur der eigentliche Radträger 30 dargestellt,
damit genauer die Funktion der Vorrichtung im Falle einer Spurstellung
der Räder (2)
und im Falle einer Richtungsänderung (3)
gezeigt werden kann.
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Der
Tragarm 4 ist einerseits schwenkbar auf dem zentralen Korb 2 im
Bereich einer ersten Schwenkachse A montiert und andererseits schwenkbar
mit dem Radträger 3 entlang
einer zweiten Schwenkachse B verbunden. Die Lenkstange 5 ist
einerseits schwenkbar mit dem Radträger 3 entlang einer
dritten Schwenkachse C und andererseits schwenkbar mit der Kippeinheit 6 entlang
einer vierten Schwenkachse D verbunden. Die Kippeinheit ist schwenkbar
auf dem zentralen Korb 2 entlang einer fünften Schwenkachse
E montiert.
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Der
Abstand zwischen den beiden Schwenkachsen A und D ist gleich oder
im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den beiden Schwenkachsen
B und C des Radträgers.
Ebenso ist der Abstand zwischen den beiden Schwenkachsen A und B des
Tragarms 4 gleich oder im Wesentlichen gleich dem Abstand
zwischen den beiden Schwenkachsen D und C der Lenkstange. So sind
die vier Schwenkachsen A, B, C und D entlang der Spitzen einer geometrischen
Einheit, die im Wesentlichen, projiziert auf eine Horizontalebene,
ein Parallelogramm bildet, angeordnet, die in den Figuren die Ebene
des Blattes ist.
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Dieses
Parallelogramm ist dank der beiden Winkelverschiebemittel verformbar,
die in dem dargestellten Beispiel zwei Zylinder sind, der erste
Spurstellzylinder 7 und der zweite Richtungszylinder 8. Der
Spurstellzylinder 7 ist schwenkbar bei 7a an dem zentralen
Korb 2 und bei 7b am Tragarm 4 befestigt. Der
Richtungszylinder ist schwenkbar bei 8a am zentralen Korb 2 und
bei 8b an der Kippeinheit 6 befestigt.
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In 1 ist
die Vorrichtung 1 in einer Basisposition dargestellt, in
der der Radträger 3 derart
angeordnet ist, daß die
Richtung des entsprechenden Rades genau eine Längsrichtung ist, wobei sich
das Fahrzeug nun gerade bewegt.
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In 2 ist
die Vorrichtung aus 1 bei einer Einstellung der
Spurbreite dargestellt, wobei der Abstand der beiden Räder derselben
Achse vergrößert wird.
Dazu wird der Spurstellzylinder 7 mit dem Ausgang der entsprechenden
Stange gemäß dem Pfeil
F betätigt,
was die Entfernung der beiden Schwenkpunkte 7a, 7b des
Zylinders 7 und entsprechend dazu, wobei der erste Schwenkpunkt 7a in
Bezug zum zentralen Korb 2 fest ist, die Verschiebung des
Tragarms 4 durch Schwenken desselben um die erste Schwenkachse
A bewirkt, die in Bezug zum zentralen Korb 2 fest ist.
Während
dieses Winkelschwenkens des Tragarms 4 um einen Winkel α wird die
Kippeinheit 6 auf Grund der Nichtbetätigung des Richtungszylinders 8 in
Position gehalten. Aus diesem Grund bleibt bei der Verformung des
Parallelogramms ABCD, die durch die Betätigung des Zylinders 7 hervorgerufen
wird, die Richtung des Radträgers 3 parallel
zur Richtung der Kippeinheit 6 und somit zu jener, die
sie in der Basisposition der 1 innehatte.
So bewahren bei der Einstellung der Spurbreite die Räder dieselbe
Richtung. Ferner kommt es, wie deutlich aus der Studie der 2 hervorgeht,
zu einer relativen Verschiebung der Achse 9 des Rades um
die Distanz d zu ihrer ursprünglichen
Position, wobei sich diese Achse 9 nach vorne von einer
Basisposition in eine zweite Position 9' verschiebt, wie in dem Beispiel
der 2 dargestellt.
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Einem
Winkelschwenken α des
Tragarms 4 entspricht eine Querverschiebung e des Rades.
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In 3 ist
eine Richtungsänderung
zur Basisposition der Vorrichtung 1 nach dem ersten Beispiel
der 1 dargestellt. Diese Richtungsänderung tritt dank der Betätigung des
Richtungszylinders 8 ein. In dem dargestellten Beispiel
entspricht diese Betätigung
einem Ausgang der Stange des Zylinders 8 gemäß dem Pfeil
G, was zu einer Entfernung zwischen den beiden Schwenkpunkten 8a, 8b und
entsprechend zu einer Entfernung des zweiten Punktes 8b führt, der
mit der Kippeinheit 6 verbunden ist, wobei der erste Schwenkpunkt 8a in
Bezug zum zentralen Korb 2 fest ist. So wird die Kippeinheit 6 dazu
veranlaßt,
winkelig um die fünfte
Schwenkachse E, die ebenfalls auf dem zentralen Korb 2 fest
ist, um einen Winkel β zu
schwenken.
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Auf
Grund der Nichtbetätigung
des Spurstellzylinders 7 ruft das Schwenken der Kippeinheit 6 nur die
teilweise Verformung des Parallelogramms ACD hervor, wobei der Tragarm 4 in
Position bleibt. Diese Teilverformung führt zum Winkelschwenken des Radträgers 9 um
einen Winkel γ um
die zweite Schwenkachse B. Entsprechend dazu schwenkt die Achse 9 des
Rades winkelig um denselben Winkel γ, wobei sie von einer Position 9 in
eine Position 9'' übergeht.
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Der
Ausgang der Stange des Richtungszylinders 8 gemäß dem Pfeil
G ermöglicht
es, das Rad nach links (in 3) um einen
Winkel γ zu
schwenken. Das Einziehen der Stange des Richtungszylinders 8 in
Bezug zur Basisposition der 1 ermöglichte
es, das Rad nach rechts zu schwenken.
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Da
in diesem ersten Ausführungsbeispiel das
Parallelogramm ABCD offen ist, unterscheidet sich seine Verformung
je nachdem, ob eine Spurstellung oder eine Richtungsänderung
durchgeführt
wird. Im ersten Fall verformt sich das ursprüngliche Parallelogramm ABCD
in ein anderes Parallelogramm.
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Im
zweiten Fall verformt es sich zu einem Trapezoid. Der Schwenkwinkel γ der Achse 9 des Rades
unterscheidet sich vom Positionierwinkel β der Kippeinheit.
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Im
zweiten Ausführungsbeispiel
fallen die erste und fünfte
Schwenkachse zusammen und entsprechen der Schwenkachse A des ersten
Beispiels, so daß das Parallelogramm
ABCD geschlossen ist und seine Verformung immer noch zu einem weiteren Parallelogramm
erfolgt, unabhängig
ob es sich um die Spurstellung oder die Richtungsänderung
handelt, und der Schwenkwinkel des Rades ist immer noch gleich dem
Schwenkwinkel der Kippeinheit, wie dies aus der Studie der Figuren,
die das zweite Beispiel darstellen hervorgeht, in denen dieselben
Bezugszeichen bewahrt wurden.
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Die
Kippeinheit 6 ist in diesem zweiten Beispiel schwenkbar
auf dem zentralen Korb 2 durch die erste Schwenkachse A
montiert und schwenkbar mit der Lenkstange 5 durch die
vierte Schwenkachse D verbunden.
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Bei
der Spurstellung (5) bleibt die Kippeinheit 6 fest
in Position.
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Bei
der Richtungsänderung
(6) schwenkt sie um einen Winkel β in Bezug
zur ersten Schwenkachse A, und die Achse des Rades 9 schwenkt
um denselben Winkel β.
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Die 7 und 8 sind
reale Darstellungen der beiden Vorrichtungen links und rechts gemäß dem zweiten
Beispiel, die auf demselben zentralen Korb 2 montiert sind,
der selbst auf dem nicht dargestellten Gestell des Fahrzeugs mit
Hilfe eines Aufhängungssystems
montiert ist, das einen vorderen Aufhängungsarm 10 und einen
hinteren Aufhängungsarm 11 umfaßt.
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In 8,
die der Ansicht von unten entspricht, sind die beiden verformbaren
Parallelogramme ABCD und A'B'C'D' punktiert
dargestellt, die die beiden Sätze
von vier Schwenkachsen verbinden.
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Bei
der dargestellten Ausführungsart
erfolgt die Betätigung
der beiden Kippeinheiten 6, 6' für die Einstellung der Spurbreite
durch einen einzigen zentralen Richtungszylinder 12, der
schwenkbar einerseits im Bereich des Punktes 12a am zentralen
Korb 2 und andererseits im Bereich des Punktes 12b an
einer der Kippeinheiten 6' befestigt
ist. Bei dieser Ausführungsart
sind die beiden Kippeinheiten 6, 6' selbst schwenkbar durch eine Verbindungsstange 13 entlang
der Schwenkachsen 15, 15' verbunden. Die vier Schwenkachsen
A, 15, 15',
A' sind entlang
eines Trapezes angeordnet. Wenn der zentrale Richtungszylinder 12 für das Einschlagen
der Räder
betätigt
wird, um die Stange in den Körper
des Zylinders einzuziehen, schwenkt die Kippeinheit 6' um die erste Schwenkachse
A' um einen Winkel δ', was zum Schwenken
der Drehachse 9' des äußeren Rades um
denselben Winkel δ' im Uhrzeigersinn
führt.
Da sich das äußere Rad
in 8 links von der zweiten Schwenkachse B' befindet, bewirkt
die Winkelverschiebung um einen Winkel δ' die Verschiebung des äußeren Rades
zum vorderen Bereich des zentralen Korbes. Das Schwenken der zweiten
Kippeinheit 6' wird
auf die erste Kippeinheit 6 über die Verbindungsstange 13,
aber um einen Winkel 6, der größer als δ' ist, gemäß dem Jenteau-Kräftediagramm übertragen.
Die erste Kippeinheit 6 schwenkt um ihre erste Schwenkachse
A um den Winkel δ ebenfalls
im Uhrzeigersinn, ein Schwenken, das auf dieselbe Weise auf die
Drehachse 9 des inneren Rades übertragen wird. Da sich das
innere Rad rechts von der zweiten Schwenkachse D befindet, unterliegt
das Rad während
dieses Winkelschwenkens um einen Winkel δ im Uhrzeigersinn einer Verschiebung
nach hinten in Bezug zum zentralen Korb. So dreht sich das innere Rad
des Einschlags um einen Winkel δ,
der größer als
der Winkel δ' des äußeren Rades
des Einschlags ist.
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Bei
der in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsart
ist die Vorrichtung 1, die es ermöglicht, auf Basis derselben
Elemente einerseits die Einstellung der Spurbreite und andererseits
die Richtungsänderungen
vorzunehmen, völlig
unabhängig vom
Gestell, da sie auf dem zentralen Korb 2 montiert ist,
der mit dem Gestell des Fahrzeugs nur über das Aufhängungssystem
verbunden ist. So kann die Betätigung
der Vorrichtung keinesfalls durch die möglichen Bewegungen des Aufhängungssystems gestört werden.
Aus diesem Grund ist es möglich,
die Spurbreite zu verändern,
ohne ein Einschlagen auf Grund der Bewegungen der Aufhängung hervorzurufen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die genaue Ausführungsart,
die oben beschrieben und dargestellt ist, beschränkt. Insbesondere die Anordnung
des Tragarms und der Lenkstange in dem verformbaren Parallelogramm
kann eventuell umgekehrt werden, mit in diesem Fall der vierten
Schwenkachse D, die auf dem zentralen Korb 2 montiert ist.