Technisches Gebiet der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft diese Erfindung ein
Fahrgestell zum Antreiben eines Fahrzeugs mit einem Paar von
Rädern, die Profilreifen aufweisen und jeweils drehbar in
Lagern auf einem radtragenden Teil, beispielsweise einem
Kastenträger drehbar angebracht ist, der über ein Gelenk
relativ zu einem Chassis oder einem Rahmenkörper schwenkbar ist,
wobei die Räder in einer von zwei entgegengesetzten
Drehrichtungen antreibbar sind und ein Hydraulikmotor als permanenter
und einziger gemeinsamer Antriebsmechanismus für die zwei
Räder dient, welcher Motor im Bereich zwischen den Reifen der
Räder angeordnet ist und mit seiner Abtriebswelle mit einer
Antriebsrolle verbunden ist, wobei mehrere umfangsmäßig
getrennte Trägerelemente sich im Antriebseingriff mit den
Oberflächenprofilen von jedem der zwei Radreifen befindet.
Derartige Fahrgestelle sind an sich bekannt.
Stand der Technik
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In der Praxis können Fahrzeuge mit Antriebsfahrgestellen in
Form mittengelenkter Frontantriebler vorliegen, die einen
Frontabschnitt aufweisen, welcher ein Führerhaus und einen
Verbrennungsmotor trägt, und einen hinteren Abschnitt mit
einem Lastträger in Form eines Satzes von Lastträgern und
Pfosten, die geeignet sind, Baumstämme oder Baumklötze
aufzunehmen. Diese Fahrzeuge umfassen nicht selten vier
Fahrgestelle insgesamt, nämlich ein Fahrgestellpaar unter dem
vorderen, führerhaustragenden Abschnitt und einem Paar unter dem
hinteren, lasttragenden Abschnitt, wobei sämtliche
Fahrgestelle antreibbar sind. In Verbindung mit bislang bekannten
vierpunktangetriebenen Fahrzeugen dieser Art ist es üblich,
daß jedes der zwei Räder in jedem der Fahrgestelle mittels
eines eigenen Hydraulikmotors angetrieben ist, was bedeutet,
daß das Fahrzeug nicht weniger als acht Hydraulikmotoren
benötigt. Dies bedeutet nicht nur, daß die gesamten Kosten zum
Antreiben des Fahrzeugs vergleichsweise hoch werden, sondern
auch, daß komplizierte Differentialmechanismen zum Regeln des
Ölströme zu den unterschiedlichen Motoren erforderlich sind,
um die gewünschten Laufeigenschaften des Fahrzeugs zu
gewährleisten. Diese Mechanismen sind kompliziert und an sich
teuer.
Aufgaben und Merkmale der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt zielt die vorliegende Erfindung auf
die Überwindung der vorstehend angeführten Nachteile bislang
bekannter Fahrgestelle ab und schafft ein Fahrgestell, dessen
Betrieb einfach und kostengünstig ist. Eine primäre Aufgabe
der vorliegenden Erfindung gemäß diesem Aspekt besteht darin,
ein Fahrgestell zum Antreiben eines Fahrzeugs zu schaffen,
das lediglich einen einzigen Hydraulikmotor benötigt. Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fahrgestell
zu schaffen, das trotz der Verwendung eines einzigen
Hydraulikmotors dem Fahrzeug gute Laufeigenschaften während des
Betriebs verleiht.
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In Übereinstimmung mit der Erfindung werden die vorstehend
genannten Aufgaben durch die Merkmale gelöst, die im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 festgelegt sind. Bevorzugte
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrgestells sind in
den abhängigen Ansprüchen 2 bis 4 festgelegt.
Weitere Würdigung des Standes der Technik
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In der US-A-4 016 946 ist eine Antriebsanordnung für zwei
Profilreifen, enthalten in einem Fahrzeug offenbart, welche
Anordnung die Form einer Antriebsrolle mit mehreren peripher
separaten Trägerelementen aufweist, die sich im Eingriff mit
dem Oberflächenprofil der Reifen befinden. In diesem Fall ist
die Antriebsrolle jedoch entlang einer fiktiven
Verbindungslinie zwischen den Drehzentren der zwei Räder angeordnet.
Dies führt dazu, daß die Traktionskräfte auf den zwei Rädern
ungleichmäßig verteilt sind. Außerdem verschlechtert sich die
Greifkraft zwischen der Antriebsrolle und dem Reifen
allmählich, wenn das Profil des Reifens verschleißt.
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Außerdem ist es bekannt, eine hydraulikmotorangetriebene
Antriebsrolle als mechanischen Zusatzantrieb für Fahrgestelle
auf Geländefahrzeugen zu verwenden, welche Rolle in
Antriebskontakt mit den Reifen der zwei Fahrgestellräder gebracht
werden kann, falls dies erforderlich ist. In diesem Fall
handelt es sich bei der Antriebsrolle um eine zylindrische
Trommel, hergestellt aus einem Metallblech, angeordnet in der
Verlängerung der Abtriebswelle des Hydraulikmotors, wobei auf
der Außenseite der Trommel vorstehende Wulste mit dem Zweck
angeordnet sind, in das Oberflächenprofil des Reifens
einzugreifen, wobei der Motor und die Antriebsrolle am freien Ende
des Betätigungsarms angebracht sind, der relativ zu dem
radtragenden Teil schwenkbar ist. Dieser Betätigungsarm wird
mehr im einzelnen in einer Position gehalten, die ausgehend
von dem radtragenden Teil schräg aufwärts weist, ausgehend
von welcher Position er erforderlichenfalls mittels eines
speziellen Hydraulikzylinders hinunter in eine Position
gedreht bzw. geschwenkt werden kann, in welcher die Wulste, die
als Trägerelemente auf der Außenseite der Trommel dienen, in
das Profil der zwei Reifen eingreifen kann. Diese
Antriebsrollen werden daraufhin unmittelbar als Zusatzantrieb
genutzt, indem die in Rede stehenden Fahrgestelle im übrigen
nicht angetrieben sind. Der gewöhnliche Antrieb des Fahrzeugs
weist eine andere Form auf, primär bestehend aus
Hydraulikmotoren, die in einfachen Antriebsrädern angebracht sind oder
alternativ aus Fahrgestellen in einem anderen Abschnitt des
Fahrzeugs als dem Abschnitt, in welchem die Fahrgestelle mit
einem Zusatzantrieb enthalten sind. In Fahrzeugen dieser Art
hat deshalb der Fachmann nicht die Antriebsrolle als
permanenten und einzigen Antrieb für das Fahrzeug insgesamt in
Betracht gezogen. Im Gegensatz hierzu ist die Antriebsrolle in
Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in Verbindung
mit einem Radgestell angebracht bzw. montiert, welches das
Fahrzeug dauerhaft antreibt und den einzigen
Antriebsmechanismus für die zwei Räder dieses Fahrgestells bildet.
Außerdem sind in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung
die Antriebsrolle und der Hydraulikmotor auf einem Arm
angebracht, der zwar schwenkbar, jedoch vertikal positioniert
ist, und dessen Gelenk(verbindung) auf einem Niveau unterhalb
der Drehzentren der Fahrgestellräder angeordnet ist, und zwar
im Gegensatz zu der Antriebsrolle des bekannten
Zusatzantriebs, dessen Betätigungsarm schwenkbar mit dem radtragenden
Teil an einem Punkt verbunden ist, der auf einem Niveau über
den Drehzentren der Räder zu liegen kommt.
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Ein weiterer Nachteil des bislang bekannten Zusatzantriebs
besteht darin, daß die Antriebsrolle die Form einer Trommel
mit Wulsten aufweist, wobei die Trommel sich in der
Verlängerung der Abtriebswelle des Hydraulikmotors erstreckt. Dies
impliziert, daß die gesamte Einbaulänge des Motors und der
Antriebsrolle groß werden, wodurch die Konstruktion des
Fahrgestells insgesamt kompliziert wird.
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Außerdem können Erdklumpen und anderen Verunreinigungen sich
leicht auf der Außenseite der Trommel in Räumen zwischen
benachbarten Wulsten ablagern, wodurch der Eingriff der Wulste
mit dem Reifenprofil beeinträchtigt wird, was im
ungünstigsten Fall dazu führen kann, daß die Antriebsrolle am Reifen
durchrutscht.
Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung
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Gemäß einem zweiten Aspekt zielt die Erfindung darauf ab, die
zuletzt genannten Nachteile der bekannten Antriebsrolle zu
überwinden und eine hydraulikmotorangetriebene Antriebsrolle
für beliebige Fahrgestelle zu schaffen, welche Rolle
einerseits einen minimalen Einbauraum erfordert und andererseits
ein gutes Greifen relativ zu den Radreifen gewährleistet, und
zwar auch unter ungünstigen äußeren Bedingungen. Eine primäre
Aufgabe der Erfindung gemäß diesem Aspekt besteht demnach
darin, eine Antriebsrolle zu schaffen, deren Trägerelemente
frei von Erdklumpen und dergleichen gehalten sind. Eine
weitere Aufgabe besteht darin, eine Antriebsrolle zu schaffen,
deren Trägerelemente minimalen Raum abgesehen von dem Raum
erfordern, der durch den Hydraulikmotor an sich in jedem Fall
erforderlich ist.
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In Übereinstimmung mit der Erfindung werden diese Aufgaben
durch die Merkmale gelöst, die in den Ansprüchen 5 bis 7
festgelegt sind.
Kurze Beschreibung der beiliegenden Zeichnungen
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In den Zeichnungen zeigen
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Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Geländefahrzeugs
mit Fahrgestellen gemäß der Erfindung,
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Fig. 2 eine Draufsicht der Rahmentragwerkteile für ein
Fahrgestellpaar, enthalten in dem Fahrzeug,
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Fig. 3 einen Vertikalschnitt der Rahmentragwerkteile in
Übereinstimmung mit Fig. 2 im Bereich der in Rede stehenden
Antriebsrolle,
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Fig. 4 einen vergrößerten Detailschnitt D (siehe Fig. 3)
unter Darstellung einer Gelenk(verbindungs)welle, die für einen
radtragenden Teil und einen Motorhaltearm gemeinsam ist,
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Fig. 5 eine Seitenansicht einer Antriebsrolle in
Übereinstimmung mit der Erfindung,
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Fig. 6 einen vergrößerten Längsschnitt durch die
Antriebsrolle in Übereinstimmung mit Fig. 5, und
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Fig. 7 eine Draufsicht unter Darstellung des Eingriffs der
Antriebsrolle mit zwei Radreifen, die in dem Fahrgestell
enthalten sind.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung
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Fig. 1 zeigt ein mittengelenktes Geländefahrzeug umfassend
vordere und hintere Abschnitte 1 und 2, die in herkömmlicher
Weise durch ein Hauptgelenk 3 verbunden sind. Der vordere
Fahrzeugabschnitt 1 umfaßt einen Verbrennungsmotor 4 und ein
Führerhaus 5. Der in Rede stehende Abschnitt wird durch zwei
Fahrgestelle getragen, von welchen in Fig. 1 lediglich eines
sichtbar ist. Die Räder in diesem Fahrgestell sind mit 6 und
7 bezeichnet. Die zwei Fahrgestelle tragen gemeinsam ein
Chassis oder einen Rahmenkörper 8.
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In analoger Weise umfaßt auch der hintere Fahrzeugabschnitt 2
ein Paar von Fahrgestellen, von welchen in Fig. 1 lediglich
eines sichtbar ist. Die Räder in diesem sichtbaren
Fahrgestell sind mit 9 bzw. 10 bezeichnet. Die zwei hinteren
Fahrgestelle tragen gemeinsam einen mit 11 bezeichneten hinteren
Rahmenkörper. Dieser Körper seinerseits trägt ein
Lasttragteil in Form von zwei Lastträgern mit zugeordneten Pfosten
zur Aufnahme einer mit 12 bezeichneten Last in Form von drei
Holzstämmen oder -klötzen. Das Fahrzeug umfaßt außerdem einen
Kran 13.
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In Fig. 1 ist die linke Seite des Fahrzeugs gezeigt. Die
Räder, die in der Figur sichtbar und mit 6, 7, 9, 10 bezeichnet
sind, sind äquivalent zu den Rädern auf der rechten Seite des
Fahrzeugs, die durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet sind,
obwohl diese Hochkommata tragen. In der Praxis bestehen die
zwei Rahmenkörper 8, 11 vorteilhafterweise aus einfachen
zentral angeordneten Kastenträgern.
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Nunmehr wird auf Fig. 2 und 3 bezug genommen, welche
gemeinsam zeigen, wie beispielsweise der hintere Rahmenkörper oder
der hintere Kastenträger 11 ein Paar von radtragenden Teilen
15, 15' über zwei Querteile 14, 14' trägt. In der Praxis
können auch diese radtragenden Teile aus geeignet gebildeten
Kastenträgern bestehen. Diese sind relativ zu dem anderweitig
starren Rahmenkörper über ein Gelenk bzw. eine
Gelenkverbindung schwenkbar, dessen Aufbau nachfolgend erläutert ist und
dessen geometrische Achse mit A bezeichnet ist. Wie rechts in
Fig. 3 gezeigt, trägt jedes Querteil 14' ein U-förmiges Joch
16, das nach unten offen ist und zusätzlich zu einem oberen
Teil zwei gegenseitig getrennte bzw. beabstandete Glieder
16', 16" aufweist (siehe auch Fig. 4). Der Abstand zwischen
diesen Gliedern ist größer als die Breite des Kastenträgers
15', wodurch dieser Kastenträger zwischen den Gliedern
aufgenommen werden kann. Ein liegender oder horizontaler
Drehzapfen 17 ist in Löchern in den unteren Abschnitten der Glieder
angebracht, wobei die Länge des Gelenks größer ist als der
Abstand zwischen den Gliedern, wodurch ein äußerer Abschnitt
17' des Drehzapfens geringfügig vom äußeren Glied 16" des
Jochs 16 vorsteht. Ein Rohrteil 18, das mit dem Kastenträger
15' fest verbunden ist, ist in geeigneter Weise in Lagern
außerhalb des inneren Teils des Drehzapfens 17 angebracht.
Ein mit 19 bezeichneter Arm ist auf ein analoges Rohrteil 18'
geschweißt, welcher Arm im wesentlichen in vertikaler
Richtung sowie aufwärts von dem Drehzapfen sich erstreckt. Auch
das Rohr 18' ist in geeigneter Weise in Lagern relativ zu dem
Drehzapfen angebracht, wodurch der Arm 19 um den Drehzapfen
.frei schwenkbar ist. An seinem oberen Ende ist der Arm 19 mit
einer liegenden Befestigungsplatte 20 verbunden, die
ihrerseits eine aufrechte Halterungsplatte 21 an einem äußeren
Ende aufweist. Auf dieser Platte ist ein mit 22 bezeichneter
Hydraulikmotor befestigt, insbesondere auf der Innenseite der
in Rede stehenden Platte. In üblicher Weise weist der
Hydraulikmotor 22 eine umsteuerbare Abtriebswelle 23 auf; d. h. die
Welle kann in einer von zwei entgegengesetzten Drehrichtungen
durch geeignete Steuerung des Öls angetrieben werden, das zu
dem Motor strömt.
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Eine Antriebsrolle 24 ist mit der Abtriebswelle des Motors
verbunden, und die Form der Rolle geht in vergrößertem
Maßstab aus Fig. 5 und 6 klar hervor. Insbesondere umfaßt die
Antriebsrolle mehrere Trägerelemente in Form von im
wesentlichen L-förmiger Fingern 25, von denen jeder ein radiales
Glied 26 und ein axiales Glied 27 aufweist. Jedes radiale
Glied 26 ist mit einer Nabenkonstruktion verbunden, die für
sämtliche Finger gemeinsam und mit der Abtriebswelle des
Motors verbunden ist und in Übereinstimmung mit dem Beispiel
einerseits ein Nabengehäuse 28 und andererseits eine
Ringplatte 29 umfaßt, die von dem Nabengehäuse radial vorsteht.
Jeder Finger 25 ist an die Platte 29 über sein radiales Glied
26 geschweißt, welche Platte ihrerseits an die Außenseite des
Nabengehäuses 28 geschweißt ist. Auf der Innenseite des
Gehäuses 28 ist eine keilförmige Nut 30 gebildet, die dazu
dient, mit einem entsprechenden Keil auf der Abtriebswelle
des Hydraulikmotors zusammenzuwirken. Das Nabengehäuse ist
auf der Abtriebswelle mittels einer Sperr- bzw.
Blockierschraube 31 an Ort und Stelle gehalten (siehe Fig. 3) sowie
mittels ihrer zugeordneten Sperrunterlegscheibe 32.
Insbesondere wird bemerkt, daß die axialen Glieder 27 der Finger sich
in einer Richtung nach hinten ausgehend von den zugeordneten
radialen Gliedern erstrecken, wodurch diese axialen Glieder
gemeinsam eine käfigartige Konfiguration bilden, die den
Motor 22 zumindest teilweise einschließt. Wie aus Fig. 5
hervorgeht, können bis zu zwölf Finger vorgesehen sein, wobei
die Finger mit einem Abstand von 30º gleichmäßig voneinander
getrennt sind. In der Praxis können die Finger 25
vorteilhafterweise aus einer gebogenen Rundstange hergestellt sein.
Insbesondere sollte diese Rundstange gleichmäßig verrundet an
dem Übergang zwischen den axialen und radialen Gliedern
gebo
gen sein, wobei außerdem das freie Ende des axialen Glieds in
runder kantenfreier Form geformt sein sollte.
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Fig. 2 zeigt, wie der Kastenträger 15' in dem Bereich seiner
gegenüberliegenden Enden Radtrommeln für die Räder 9', 10'
trägt, welche das hintere rechte Radgestell des Fahrzeug
bilden. In der Praxis sind Reifen 34 aus Gummi auf den
Radtrommeln montiert (siehe Fig. 7). In einer der zwei Radtrommeln
ist außerdem eine Bremseinrichtung 33, beispielsweise eine
Scheibenbremse enthalten. In Fig. 7 sollen die in Rede
stehenden Reifen auf den in Fig. 2 gezeigten Radtrommeln
angeordnet sein. Wie klar aus Fig. 7 hervorgeht, haben diese
Reifen geeignete Oberflächenprofile in üblicher Weise. Diese
Profile umfassen eine Reihe von Rippen 35 und Nuten zwischen
diese Rippen, wobei die Rippen zentrale Abschnitte 35'
aufweisen, die sich im wesentlichen axial erstrecken. Die
axialen Fingerglieder 27 der Antriebsrolle 24 stehen im Eingriff
mit den Nuten zwischen diesen zentralen Rippenabschnitten
35'. Zumindest ein Fingerglied befindet sich insbesondere
stets in einem zahnradähnlichen Eingriff mit dem
Reifenprofil.
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In Übereinstimmung mit der Erfindung ist die durch den
Drehzapfen 17 gebildete Gelenkverbindung oder die geometrische
Achse A auf einem Niveau unter einer fiktiven
Verbindungslinie zwischen den Drehzentren C der Fahrzeugräder angeordnet,
wie in Fig. 1 gezeigt. Gleichzeitig ist die Antriebsrolle 24
auf einem Niveau über der Verbindungslinie angeordnet. Der
Grund für diese Anordnung ist folgender. Während des Fahrens
wird die Traktionskraft relativ zum Untergrund auf die zwei
Räder des Fahrgestells übertragen, welche Kraft ein Moment um
die Achse A ergibt, das mit dem vertikalen Abstand zwischen
der Achse A und dem Untergrund zunimmt. Das Fahrgestell ist
bestrebt, vom Fahrzeug "weg" zu laufen und erzeugt auf diese
Weise eine Gewichtsübertragung auf das hintere Rad in der
Fahrtrichtung gesehen, und zwar zur gleichen Zeit, wenn das
Vorderrad um dasselbe Ausmaß leichter wird. Dadurch ist eine
optimal gleichmäßige Gewichtsverteilung möglich. Andererseits
wird eine absolut gleichmäßige Gewichtsverteilung erzielt,
wenn der Abstand zwischen der Achse A und dem Untergrund null
wird. Andererseits wird die Gewichtsverteilung extrem groß,
wenn die Achse A in der Nähe oder zusammenfallend mit der
Drehachse der Antriebsrolle 24 zu liegen kommt. In
Übereinstimmung mit der Erfindung wurde ein Kompromiß zwischen
diesen beiden Extremfällen gewählt, wobei der Lagerpunkt oder
die Achse A so niedrig wie möglich angeordnet wurde unter
Berücksichtigung der freien Radhöhe und der Geländegängigkeit;
insbesondere bei einem bestimmten Abstand unter der
horizontalen Ebene, in welcher die Drehzentren C der Fahrzeugräder
angeordnet sind.