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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf Nutzfahrzeuge, wie z. B. Weinbergtraktoren,
Trauben- oder Beeren-Erntemaschinen oder andere Erntemaschinen,
die zur Verwendung auf Hanglagen verwendet wurden, und insbesondere
auf eine Aufhängungsvorrichtung
und ein Verfahren zur Verbesserung der Stabilität des Fahrzeuges, wenn es sich hangaufwärts oder
hangabwärts
bewegt.
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In
der folgenden Beschreibung werden Bezugnahmen auf "rechts" und "links" bestimmt, während man
an der Rückseite
des Fahrzeuges steht und in der Richtung der normalen Vorwärtsbewegung blickt.
Es ist weiterhin verständlich,
daß in
der gesamten Beschreibung Ausdrücke
wie z. B. "vorwärts", "rückwärts", "aufwärts", "abwärts" usw. aus Bequemlichkeitsgründen gewählte Worte
sind und nicht als beschränkende
Ausdrücke
betrachtet werden sollten.
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Nutzfahrzeuge
werden üblicherweise
auf rauhem und unebenen Boden betrieben. Sie haben ein Fahrgestell
mit einer erheblichen Bodenfreiheit, um unerwünschte Berührungen mit der Bodenoberfläche zu verhindern.
Typischerweise ist das Fahrgestell auf vier oder mehr Rädern abgestützt, von
denen das vordere Paar gelenkig an dem Fahrgestell befestigt ist,
während
die Hinterräder
in einer im wesentlichen festen Position hierzu gehalten werden. Die
Kombination von festen und gelenkig befestigten Rädern stellt
im Normalbetrieb einen vollständigen Bodenkontakt
sicher. Bei Konfigurationen, bei denen alle Räder angetrieben werden, ist
es besonders wichtig, daß die
Räder in
festem Eingriff mit dem Boden gehalten werden; anderenfalls kann
das Rad oder die Räder,
die Bodenkontakt verlieren, beginnen, durchzudrehen, so daß ein Teil
der Zugleistung verlorengeht.
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Die
Position des Fahrzeugfahrgestells ist durch die starren Räder bestimmt.
Wenn eines der starren Hinterräder
in eine Vertiefung eintritt oder über einen Buckel fährt, so
wird das Fahrgestell zur Seite geneigt, während die gelenkig befestigten
Vorderräder
auf dem Boden bleiben. Wenn auf einem im wesentlichen ebenen Gelände gearbeitet
wird, rufen kleine seitliche Bewegungen des Fahrgestells, die aus
momentanen Änderungen
der Bodenkontur folgen, keine Probleme für die Stabilität des Fahrzeuges
hervor. Es wurde jedoch festgestellt, daß das gleiche Ausmaß an Bewegung
für die
Stabilität
fatal sein kann, wenn sich das Fahrzeug entlang eines steilen, abwärts geneigten
Hanges bewegt. Das Fahrgestell kann dann um einen Gelenkpunkt an
der Vorderseite des Fahrzeuges verschwenkt werden und umkippen.
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Die
US-A-4 247 126 offenbart
ein Aufhängungssystem
für eine
Traubenerntemaschine, die so konstruiert ist, daß sie sich über den Reihen von Weinreben
bewegt, so daß sie
einen hohen Schwerpunkt aufweist. Die Räder sind an doppelwirkenden Hydraulikzylindern
zur Einstellung der Fahrgestellhöhe
gegenüber
dem Boden und den Weinreben befestigt Während des normalen Erntebetriebes
werden die hinteren Zylinder hydraulisch blockiert, um auf diese
Weise die Hinterräder
in einer festen Position bezüglich
des Fahrgestells zu halten, so daß das Fahrzeug mit einer starren
Hinterachse versehen wird.
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Die
oberen und unteren Kammern des einen vorderen Zylinders sind dauernd
mit den entsprechenden Kammern des anderen vorderen Zylinders derart
verbunden, daß das
Einziehen des einen Zylinders das Ausfahren des anderen Zylinders
um einen gleichen Betrag hervorruft. Die Vorderseite des Fahrgestells
ist immer noch durch das in den oberen Kammern eingeschlossene Öl abgestützt, doch
können
sich die Vorderräder
frei auf und ab bewegen, als ob sie auf einer schwingenden Achse
befestigt wären.
Diese Ausführungsform
ergibt gute Stabilitätseigenschaften,
wenn sie auf einem ebenen Gelände oder
an ansteigenden Hängen
fährt,
kann jedoch während
des Fahrens über
einen steilen, nach unten gerichteten Hang unstabil werden.
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Um
hier Abhilfe zu schaffen, können
Einrichtungen zur Begrenzung der freien Zirkulation des Öls zwischen
den vorderen Zylindern vorgeshen sein. Die
FR-A-2 518 464 zeigt ein
Fahrzeug mit einer starren Vorderachse und einer schwingenden Hinterachse,
deren Position durch zwei miteinander verbundene Zylinder gesteuert
ist. Wenn der Winkel des Fahrgestells gegenüber der Horizontalen einen
vorgegebenen Wert übersteigt,
so wird die Strömung
des Öls zwischen
den Zylindern durch ein Rückschlagventil beschränkt, derart,
daß sich
die Hinterachse als eine zweite starre Achse verhält und die
Stabilität
des Fahrzeugs hierdurch wieder hergestellt wird. Während einer
weiteren Fahrt über
einen unebenen Boden kann jedoch eines der Räder den Kontakt mit dem Boden
verlieren. Wenn dieses Rad eines der angetriebenen Räder ist,
so dreht es durch, und die Antriebsleistung geht verloren.
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Die
US-A-3 976 302 zeigt
ein Gelenkfahrzeug mit schwingenden Vorder- und Hinterachsen. Die
Achsen sind über
horizontale, sich nach vorne erstreckende Schwenkpunkte an den vorderen
und hinteren Enden des Fahrzeugfahrgestells befestigt. Ihre Bewegung
kann durch Paare von Hydraulikzylindern beschränkt werden, die mit einem manuell
gesteuerten Verteilungsventil verbunden sind. Der Fahrer kann die
Ventilstellungen ändern,
um eine Schwingungsbewegung lediglich der Vorderachse, lediglich
der Hinterachse oder sowohl der Vorderachse als auch der Hinterachse
auszuschließen.
Er kann weiterhin eine Ventilposition auswählen, in der die Schwenkbewegung
einer Achse zu der entgegengesetzten Bewegung der anderen Achse
führt.
Wenn sich die Betriebsbedingungen für das Fahrzeug ändern, so
muß der
Fahrer selbst über
die am besten passende Einstellung des Ventils entscheiden. Die Stabilität des Fahrzeuges
ist immer noch in Gefahr, wenn das Fahrzeug von einer Bewegung hangabwärts zu einer
Bewegung hangaufwärts übergeht und
der Fahrer es unterläßt, die
passende Vorder- oder Hinterachse zu blockieren.
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Die
DE-A-2 450 236 offenbart
ein weiteres Gelenk-Nutzfahrzeug mit schwingenden vorderen und hinteren
Achsen. Auch hier wird die Schwingung dieser Achsen durch den Fahrer über ein
manuell gesteuertes Ventil kontrolliert. Der Fahrer kann die Stabilität des Fahrzeuges
dadurch optimieren, daß er
die Vorderachse blockiert, während
er den Frontlader verwendet, oder daß er die Hinterachse blockiert, wenn
er die hintere Baggerschaufel verwendet. Es sind keine Steuerungen
für einen
automatischen Übergang
von einem Blockierzustand zu einem anderen vorgesehen.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile dieser
bekannten Anordnungen zu überwinden
und Vorrichtungen zu schaffen, die während einer Hangaufwärts- und
Hangabwärtsbewegung über unebenen
Boden einerseits die Stabilität
des Fahrzeuges verbessern und andererseits alle Räder oder
andere mit dem Boden in Eingriff kommenden Teile in vollem Eingriff
mit dem Boden halten.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Nutzfahrzeug geschaffen,
das folgendes umfaßt:
- – ein
allgemein horizontales rechtwinkliges Fahrgestell mit gegenüberliegenden
Seiten und gegenüberliegenden
Enden,
- – zwei
erste mit dem Boden in Eingriff kommende Teile an einem ersten Ende
des Fahrgestells und zwei zweite mit dem Boden in Eingriff kommende Teilen
an einem gegenüberliegenden
zweiten Ende des Fahrgestells,
- – erste
Aufhängungseinrichtungen,
die abstützend
zwischen dem Fahrgestell und den ersten mit dem Boden in Eingriff
kommenden Teilen befestigt sind und erste Schwingungseinrichtungen zur
Ausführung
einer Bewegung eines der ersten mit dem Boden in Eingriff kommenden
Teile entgegengesetzt zur Bewegung des anderen der ersten mit dem
Boden in Eingriff kommenden Teile umfassen,
- – zweite
Aufhängungseinrichtungen,
die abstützend
zwischen dem Fahrgestell und den zweiten mit dem Boden in Eingriff
kommenden Teilen befestigt sind und zweite Schwingungseinrichtungen zur
Ausführung
einer Bewegung eines der zweiten mit dem Boden in Eingriff kommenden
Teile entgegengesetzt zu der Bewegung des anderen der zweiten mit
dem Boden in Eingriff kommenden Teile umfassen, und
- – Aufhängungs-Steuereinrichtungen,
die folgendes umfassen:
erste Schwingungssteuereinrichtungen,
die betriebsmäßig mit
den ersten Schwingungseinrichtungen verbunden und zwischen Freigabe-
und Sperrzuständen änderbar
sind, in denen die Bewegung der ersten mit dem Boden in Eingriff
kommenden Teile ermöglicht
bzw. verhindert wird, und
zweite Schwingungssteuereinrichtungen,
die betriebsmäßig mit
den zweiten Schwingungseinrichtungen verbunden und zwischen Freigabe-
und Sperrzuständen änderbar
sind, in denen die Bewegung der zweiten mit dem Boden in Eingriff kommenden
Teile ermöglicht
bzw. verhindert wird.
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Das
Nutzfahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, daß:
die ersten und zweiten
Schwingungssteuereinrichtungen miteinander verknüpft sind, um einen gleichzeitigen
Freigabezustand sowohl der ersten als auch der zweiten Schwingungssteuereinrichtungen
zu verhindern, und
die Aufhängungssteuereinrichtungen
weiterhin einen Sensor umfassen, der eine Variable mißt, die
die relative Position der vertikalen Projektion des Schwerpunktes des
Nutzfahrzeuges bezüglich
der ersten und zweiten mit dem Boden in Eingriff kommenden Teile
anzeigt, und der ein Ausgangssignal erzeugt, das zur Änderung
des Zustandes der ersten und zweiten Schwingungssteuereinrichtungen
verwendet wird.
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Ein
derartiger Sensor könnte
die Längsneigung
des Rahmens überwachen.
Wenn die Aufhängungssteuereinrichtungen
Hydraulikzylinder und Hydraulikkreise umfassen, so können die
ersten und zweiten Schwingungssteuereinrichtungen ein einziges Vier/Zwei-Ventil
zur Unterbrechung des Schwingungskreises des einen oder des anderen
Fahrzeugendes einschließen.
Die Aufhängungssteuereinrichtungen
können
weiterhin Steuerventile zur Änderung der
Höhe und/oder
Neigung des Rahmens umfassen.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Stabilisierung eines Nutzfahrzeuges geschaffen, das folgendes
umfaßt:
- – einen
allgemein horizontalen rechtwinkligen Rahmen mit gegenüberliegenden
Seiten und gegenüberliegenden
Enden,
- – zwei
erste mit dem Boden in Eingriff kommende Teile an einem ersten Ende
des Rahmens und zwei zweite mit dem Boden in Eingriff kommenden Teile
an einem gegenüberliegenden
zweiten Ende des Rahmens,
- – erste
Aufhängungseinrichtungen,
die unter Abstützung
zwischen dem Rahmen und den ersten mit dem Boden in Eingriff kommenden
Teilen befestigt sind und erste Schwingungseinrichtungen zum Ausführen einer
Bewegung eines der ersten mit dem Boden in Eingriff kommenden Teile
entgegengesetzt zur Bewegung des anderen der ersten mit dem Boden
in Eingriff kommenden Teile umfassen, und
- – zweite
Aufhängungseinrichtungen,
die unter Abstützung
zwischen dem Rahmen und den zweiten mit dem Boden in Eingriff kommenden
Teilen befestigt sind und zweite Schwingungseinrichtungen zum Ausführen einer
Bewegung eines der zweiten mit dem Boden in Eingriff kommenden Teile entgegengesetzt
zur Bewegung des anderen der zweiten mit dem Boden in Eingriff kommenden Teile
umfassen.
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Dieses
Stabilisierungsverfahren umfaßt
die folgenden Schritte:
- – Überprüfung, unter Verwendung von
Sensoreinrichtungen (91), ob die vertikale Projektion des Schwerpunktes
des Nutzfahrzeuges in der Nähe der
ersten mit dem Boden in Eingriff kommenden Teile oder der zweiten
mit dem Boden in Eingriff kommenden Teile liegt, und wenn ein derartiger Zustand
festgestellt wurde,
- – Sperren
des freien Betriebs der Schwingungseinrichtungen der Teile, in deren
Nähe die
Projektion liegt, und
- – Freigabe
des freien Betriebs der Schwingungseinrichtungen der anderen Teile.
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Ein
Nutzfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung
wird nunmehr ausführlicher
in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer Traubenerntemaschine ist, die einen
Rahmen aufweist, das durch vier Hydraulikzylinder getragen wird,
an denen die Räder
befestigt sind,
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2 eine
schematische Vorderansicht der Traubenemtemaschine nach 1 ist,
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3 ein
hydraulisches und elektrisches Schaltbild eines Steuersystems für die Hydraulikzylinder
ist, das die Strömungsmittelströmung während einer
Bewegung hangaufwärts
zeigt,
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4 ein
Diagramm des Rahmens und der Räder
der Traubenerntemaschine ist, und
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5 ein
der 3 ähnliches
Schaltschema ist, das die Strömungsmittelströmung während einer Bewegung
hangabwärts
zeigt.
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Das
in den 1 und 2 gezeigte Nutzfahrzeug ist
eine Traubenerntemaschine, die allgemein mit 1 bezeichnet
ist und ein Fahrgestell oder einen Hauptrahmen 2 aufweist, der
mit lenkbaren Vorderrädern 3 und
hinteren Rädern 4 versehen
ist. Sowohl die Vorderräder 3 als
auch die Hinterräder 4 werden
angetrieben, um den Rahmen 2 über den Boden zu bewegen. Der
Rahmen 2 weist die Form einer Brücke oder eines Portals auf,
um eine Reihe von Pflanzen, wie z. B. Weinreben, zu überbrücken. Der Rahmen 2 trägt in bekannter
Weise eine Erntebaugruppe 5, die eine Rüttelbaugruppe 7 zum
Lösen der Trauben
von den Weinreben und zwei Höhenförderer 8 trägt, um die
abgeschüttelten
Trauben zu sammeln und sie zu zwei Speichertanks 9 auf
den Seiten des Fahrzeuges 1 zu fördern. Der Rahmen 2 trägt weiterhin
einen Motor 11, der die Drehantriebsleistung liefert, die
zum Antrieb der verschiedenen aktiven Bauteile der Erntebaugruppe 5 erforderlich
ist, und der außerdem
die Antriebsleistung an die Räder 3, 4 liefert,
weil das Fahrzeug 1 vom selbstfahrenden Typ ist.
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Die
Erntebaugruppe 5 kann in einer dauerhaften Weise an dem
Hauptrahmen 2 der Maschine befestigt sein, oder sie kann
die Form einer entfernbaren Baugruppe aufweisen, die lösbar an
dem Hauptrahmen 2 befestigt ist, so daß sie durch andere Ausrüstungen
oder Zubehörteile
ersetzt werden kann, wie z. B. Sprühausrüstungen, Beschneideausrüstungen,
Geräte
zur Bodenauflockerung und dergleichen.
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Die
Antriebs- und Erntefunktionen des Fahrzeuges werden von dem Fahrer
von einer Fahrerplattform 13 aus gesteuert, die an dem
vorderen Teil des Rahmens 2 über dem linken lenkbaren Rad 3 befestigt
ist. Um den Komfort des Fahrers zu vergrößern, ist eine gegenüber Umgebungsbedingungen isolierte
Kabine 14 vorgesehen, die die Fahrerplattform 13 umgibt.
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Aufhängungssäulen 16 erstrecken
sich von jeder Seite des vorderen Teils des Hauptrahmens 2 aus
nach unten. Die Säulen 16 umfassen
hydraulische Stellgliedeinrichtungen in Form von doppelwirkenden
hydraulischen Druckkolben oder Zylindern 17, 18.
Die Vorderräder
sind drehbar an den Kolbenstangenenden der Hydraulikzylinder 17, 18 befestigt und
können
nach links oder rechts um die Achse der Säulen 16 durch (nicht
gezeigte) Lenkeinrichtungen gedreht werden. Ein Ausfahren des linken
Zylinders 17 oder des rechten Zylinders 18 hebt
die jeweiligen Vorderseiten des Rahmens 2 an.
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Zwei
im wesentlichen vertikale Rahmenteile 20 sind an den beiden
Seiten des Fahrzeuges 1 an der Unterseite des Rahmens 2 angeschweißt. Zwei sich
nach hinten erstreckende Arme 21, an denen die Hinterräder 4 drehbar
befestigt sind, sind schwenkbar an dem unteren Teil der vertikalen
Rahmenteile 20 befestigt. Die Position der Arme 21 und
damit der Räder 4 wird
ebenfalls durch hydraulische Stellgliedeinrichtungen in Form von
doppelwirkenden Hydraulikzylindern 23, 24 gesteuert.
Die Kolbenstangenenden dieser hinteren Zylinder 23, 24 sind
schwenkbar an den Armen 21 befestigt, während ihre Zylinderenden in
gleicher Weise schwenkbar an dem Rahmen 2 befestigt sind.
Ein Ausfahren des hinteren linken Zylinders 23 oder des
hinteren rechten Zylinders 24 hebt die jeweiligen hinteren
Seiten des Rahmens 2 an.
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Das
Fahrzeug 1 kann einen erhöhten Schwerpunkt G haben, weil
es die Weinreben überbrücken muß und schwere
Teile, wie zum Beispiel der Motor 11 und die Speichertanks
(im vollen Zustand) allgemein oberhalb des Hauptrahmens 2 befestigt
sind.
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Ein
Steuersystem für
die hydraulischen Stellgliedeinrichtungen 26 ist in den 2 und 5 gezeigt.
Es umfaßt
hydraulische Steuereinrichtungen 26, die mit den doppelwirkenden
Hydraulikzylindern 17, 18, 23, 24 verbunden
sind, um diese auszufahren oder einzuziehen.
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Der
zylinderseitigen Kammern der linken und rechten vorderen Zylinder 17, 18 sind
miteinander über
eine obere Schwingungsleitung 28 verbunden. Eine untere
Schwingungsleitung ist durch zwei Hydraulikleitungsabschnitte 29, 79 gebildet,
die mit zwei Anschlüssen
eines Schwingungssteuerventils 85 verbunden sind, das ein
magnetspulenbetätigtes Steuerventil
mit vier Anschlüssen
und zwei Stellungen ist und eine in 3 gezeigte
Ruhestellung aufweist, in der diese Leitungsabschnitte miteinander verbunden
sind. Die Zylinder 17, 18 und die Leitungen 28, 29, 79 bilden
eine Schwingungs- oder Verschwenkungskonstruktion für die Vorderräder 3. Hierbei
wird das Gewicht des vorderen Endes des Hauptrahmens 2 durch
das Öl
getragen, das in den zylinderseitigen Kammern der vorderen Zylinder 17, 18 und
in der oberen Schwingungsleitung 28 eingeschlossen ist.
Wenn eine äußere Einwirkung
auf die Kolbenstange des linken vorderen Zylinders 17 dazu führt, daß dieser
ausgefahren oder eingezogen wird, so strömt Öl frei durch die Schwingungsleitungen 28, 29, 79 zwischen
den vorderen Zylindern 17, 18, so daß der rechte
vordere Zylinder 18 in der entgegengesetzten Richtung eingezogen
oder ausgefahren wird. Eine äußere Einwirkung
auf den rechten vorderen Zylinder 18 weist eine analoge
Wirkung auf den linken vorderen Zylinder 17 auf. Weil diese
Zylinder 17, 18 gleiche Abmessungen aufweisen,
werden die Räder 3 an
den Enden der Zylinder um einen gleichen Betrag bewegt, als ob sie
an einer Achse 56 befestigt wären, die gelenkig mit der Vorderseite
des Rahmens 2 verbunden ist.
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Die
zylinderseitigen Kammern der linken und rechten vorderen Zylinder 17, 18 sind
weiterhin über eine
linke und eine rechte Anhebeleitung 30, 31 mit den
kolbenstangenseitigen Kammern der jeweiligen linken und rechten
hinteren Zylinder 23, 24 verbunden, so daß eine Bewegung
eines Kolbens eines der hinteren Zylinder 23 oder 24 zu
einer ähnlichen
Bewegung des Kolbens des entsprechenden vorderen Zylinders 17 oder 18 in
einer Master-Slave- oder Nachführkonfiguration
führt.
Die Abmessungen der Kolbenstangen und der Zylinderkörper sind
so berechnet, daß der
vordere und der hintere Teil der gleichen Seite des Rahmens 2 um
den gleichen Betrag angehoben oder abgesenkt wird, so daß die gesamte Seite
in einer parallelen Weise nach oben oder nach unten bewegt wird.
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Die
zylinderseitige Kammer des hinteren linken Zylinders 23 ist über eine
linke Steuerleitung 34 mit einem Enden-Nivellierventil 87 verbunden,
das ein manuell betätigtes
Steuerventil mit drei Anschlüssen
und zwei Stellungen ist. In seiner unteren Stellung gemäß den 3 und 5 verbindet
das Ventil 87 die linke Steuerleitung 34 mit einem
linken magnetspulenbetätigten
Steuerventil 38 mit vier Anschlüssen und drei Stellungen. Ein
weiterer Anschluß des
linken Steuerventils 38 ist über den unteren Schwingungsleitungsabschnitt 29 mit
dem kolbenstangenseitigen Ende des vorderen linken Zylinders 17 verbunden.
In seiner (nicht gezeigten) oberen Stellung verbindet das Enden-Nivellierventil 87 den Einlaßanschluß des linken
Steuerventils 38 mit einer Enden-Nivellierleitung 89,
die mit der oberen Schwingungsleitung 28 verbunden ist.
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Die
zylinderseitige Kammer des hinteren rechten Zylinders 24 ist über eine
rechte Steuerleitung 35 mit einem rechten magnetspulenbetätigten Steuerventil 39 mit
vier Anschlüssen
und drei Stellungen verbunden. Ein weiterer Anschluß des rechten Steuerventils 39 ist über den
unteren Schwingungsleitungsabschnitt 79 mit der kolbenstangenseitigen Kammer
des vorderen rechten Zylinders 18 verbunden. Die linken
und rechten Steuerleitungen 34, 35 sind weiterhin
mit dem Schwingungssteuerventil 85 verbunden, das eine Ölzirkulation
zwischen diesen Leitungen 34, 35 verhindert, wenn
es nicht betätigt ist.
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Wenn
sich die Steuerventile 38, 39 in ihren Ruhestellungen
befinden, so sind ihre Anschlüsse verschlossen.
Wenn sich das Schwingungssteuerventil 85 ebenfalls in seiner
Ruhestellung befindet, so kann das Öl in den linken und rechten
Steuerleitungen 34, 35 nicht entweichen, so daß die Kolben
der hinteren Zylinder 23, 24 durch das Öl in deren
zylinderseitigen Kammern blockiert sind. Jede nach oben oder nach
unten gerichteten Bewegung der Hinterräder 4 gegenüber dem
Rahmen 2 wird verhindert, als ob sie an einer starren Hinterachse 55 befestigt
wären.
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Entsprechend
wird, wenn sich das Fahrzeug 1 über einen unebenen Boden bewegt,
die vertikale Position des Rahmens 2 durch die Hinterräder 4 festgelegt,
während
die vorderen Räder 3 sich
aufwärts oder
abwärts
bewegen können,
um in einem dauernden Eingriff mit dem Boden zu bleiben, selbst
wenn Bodensenken oder Bodenerhebungen auftreten. Weil ein Bodenkontakt
für alle
Räder 3, 4 sichergestellt
wird, kann keines der Räder
frei durchdrehen, so daß kein
daraus folgender Verlust an Vortriebsleistung auftreten kann.
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Wie
dies in 4 gezeigt ist, besteht die Bedingung
für die
statische Stabilität
des Fahrzeuges 1 darin, daß die vertikale Projektion
Gi seines Schwerpunktes G in das Vieleck
seiner Abstützpunkte
fällt. Unter
den vorstehend beschriebenen Bedingungen sind die Abstützpunkte
am hinteren Ende des Fahrzeuges 1 durch die Unterseiten
A und B der Hinterräder 4 gebildet.
Die virtuelle Achse 55, die durch die Mittelpunkte der
Hinterräder 4 verläuft, ist
an dem Rahmen 2 festgelegt. Am vorderen Ende des Fahrzeuges 1 bilden
die Unterseiten D und E der Vorderräder 3 keine festen
Abstützpunkte,
weil sie sich gegenüber
dem Rahmen 2 bewegen können;
weil jedoch ihre Bewegung miteinander durch die Schwingungskonstruktion 87 verknüpft sind,
schwingt die virtuelle Achse 56, die durch die Mittelpunkte
der Vorderräder
verläuft,
so, als ob sie an einem Gelenkpunkt C angebracht wäre, die
an dem vorderen Ende des Fahrzeuges 1 befestigt ist. Entsprechend
ist das Stabilitätsvieleck 58 durch
das Dreieck ABC gebildet.
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Wie
dies in 5 gezeigt ist, kann das Schwingungssteuerventil 85 so
betätigt
werden, daß es
die unteren Schwingungsleitungsabschnitte 29, 79 voneinander
trennt und die linken und rechten Steuerleitungen 34, 35 miteinander
verbindet. Wenn die linken und rechten Steuerventile 38 und 39 in
ihren Ruhestellungen gehalten werden, werden die Kolben der vorderen
Zylinder 17, 18 gegen eine Bewegung durch das
in ihren kolbenstangenseitigen Kammern und den entsprechenden Leitungsabschnitten 29, 79 eingefangene Öl festgehalten.
Entsprechend werden die Vorderräder 3 und
ihre virtuelle Achse 56 in einer festen Position gegenüber dem Hauptrahmen 2 gehalten.
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Gleichzeitig
kann Öl
frei zwischen den zylinderseitigen Kammern der hinteren Zylinder 23, 24 über die
Steuerleitungen 34, 35 strömen. Die kolbenstangenseitigen
Kammern der gleichen Zylinder 23, 24 bleiben durch
die Anhebeleitungen 30, 31 und die Schwingungsleitung 28 miteinander
verbunden. Die Hydraulikzylinder 23, 24 und die
Leitungen 28, 30, 31, 34 bilden
eine Schwingungskonstruktion 77 für die Hinterräder 4, ähnlich der
Schwingungskonstruktion 27, für die Vorderräder 3.
Das Gewicht des hinteren Endes des Hauptrahmens 2 wird
durch das Öl getragen,
das in den zylinderseitigen Kammern der hinteren Zylinder 23, 24 und
den Steuerleitungen 34, 35 eingeschlossen ist.
Wenn eine äußere Einwirkung auf
die Kolbenstange des hinteren linken Zylinders 23 dazu
führt,
daß dieser
ausgefahren oder eingezogen wird, so strömt Öl frei durch die Steuerleitungen 34, 35,
so daß der
hintere rechte Zylinder 24 in der entgegengesetzten Richtung
eingezogen oder ausgefahren wird. Eine äußere Einwirkung auf den hinteren
rechten Zylinder 24 hat eine analoge Wirkung auf den hinteren
linken Zylinder. Weil diese Zylinder 23, 24 gleiche
Abmessungen haben, werden die Räder 3 an
den kolbenstangenseitigen Enden dieser Zylinder in gleichem Ausmaß bewegt,
so daß ihre
virtuelle Achse 55 schwingt, als ob sie an einem Gelenkpunkt F
am hinteren Ende des Rahmens 2 angeschlossen wäre.
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Unter
diesen Bedingungen ist die vertikale Position des Rahmens 2 durch
die Vorderräder 3 definiert,
während
die hinteren Räder 4 sich
auf- und abbewegen können,
um in dauerndem Eingriff mit dem Boden zu bleiben, selbst wenn sie
auf Senken oder Erhöhungen
auftreffen. Weil der Bodenkontakt immer für alle Räder 3, 4 sichergestellt
ist, kann keines dieser Räder
anfangen, frei durchzudrehen, und es kann kein Verlust an Vortriebsleistung
auftreten.
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Das
ursprüngliche
Stabilitätsvieleck 58 des Fahrzeuges 1 wurde
jedoch durch ein neues Stabilitätsvieleck 62 ersetzt.
Die Abstützpunkte
am vorderen Ende des Fahrzeuges 1 sind nunmehr durch die Unterseiten
D und E der Vorderräder 3 definiert.
Ihre virtuelle Achse 56 ist an dem Rahmen 2 festgelegt. Am
hinteren Ende des Fahrzeuges 1 stellen die Unterseiten
D und E der Vorderräder 3 nicht
mehr länger feste
Abstützpunkte
dar, weil ihre virtuelle Achse 86 schwingt, als ob sie
an dem Gelenkpunkt F angebracht wäre, der an dem hinteren Ende
des Fahrzeuges 1 befestigt ist. Entsprechend ist das neue
Stabilitätsvieleck 62 durch
das Dreieck DEF gebildet.
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Die
hydraulischen Steuereinrichtungen 26 umfassen weiterhin
eine Zahnradpumpe 42, die von dem Motor 11 angetrieben
wird und Öl
aus einem Öltank 41 zur
Zuführung
an einen Ölströmungsteiler 43 entnimmt,
der seinerseits das mit Druck beaufschlagte Öl an die linken und rechten
Steuerventile 38, 39 liefert. Der Öldruck wird
in üblicher
Weise durch ein Druckentlastungsventil 45 geregelt, das
zwischen der Pumpe 42 und einer Rücklaufleitung 46 eingebaut
ist, die das Öl über einen Ölfilter 47 zurück zum Tank 41 liefert.
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Die
Steuerventile 38, 39 und 85 werden mit Hilfe
von elektrischen Befehlseinrichtungen 49 gesteuert, die
eine Batterie 50, einen manuell gesteuerten Mehrfunktions-Schalter 51 mit
vier Kontakten RD, RU, LD, LU, einen Sensor 91 und elektrische
Schaltungen einschließen,
die mit den Magnetspulen der Ventile 38, 39 und 85 verbunden
sind. In üblicher Weise
sind der Schalter 51 und der Sensor 91 nicht direkt
mit den Ventilen 38, 39 verbunden, sondern sie steuern
einen Satz von Relais 53 an, die mit der Batterie 50 über eine
primäre
positive Leitung 70 verbunden sind. Ihr Zweck besteht darin,
das Verschmoren der Kontakte des Schalters 51 und des Sensors 91 durch
den Betätigungsstrom
der Ventil-Magnetspulen zu verhindern.
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Der
Sensor 91 ist ein Sensor, der in der Lage ist, Bedingungen
festzustellen, unter denen sich der Schwerpunkt G von den Vorderrädern 3 zu
den Hinterrädern 4 und
umgekehrt verschiebt. Dies kann ein Sensor 91 sein, der
die Neigung α des
Rahmens 2 gegenüber
der Horizontalen in der Längsrichtung
der Erntemaschine 1 mißt.
Das Ausgangssignal von dem Sensor 91 öffnet den elektrischen Kreis
zu dem Schwingungssteuerventil 85, wenn sich die Erntemaschine 1 entlang
einer im wesentlichen horizontalen Bahn oder einer hangaufwärts gerichteten
Bahn bewegt, während
er den elektrischen Kreis schließt, wenn sich die Erntemaschine 1 entlang
einer hangabwärts
gerichteten Bahn bewegt. Dieser Sensor kann durch einen ausgewuchteten ölgedämpften Hebel
gebildet sein, der mit ein oder mehreren elektrischen Kontakten
in Berührung
kommt, oder durch höherentwickelte
Geräte,
die eine Elektronik und Meßeinrichtungen
für mechanische
Spannungen oder photoelektrische Zellen beinhalten.
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Wenn
sich die Erntemaschine 1 auf ebenem Boden bewegt, so ist
die Magnetspule des Schwingungssteuerventils 85 nicht betätigt, wie
dies in 3 gezeigt ist. Wenn kein Nivellierbefehl über den Mehrfunktionsschalter 51 gegeben
wird, befinden sich die linken und rechten Steuerventile 38, 39 ebenfalls
in ihren Ruhestellungen, und sie legen die Hinterräder 4 gegenüber dem
Rahmen 2 fest, während
die vorderen Zylinder 17, 18 entgegengesetzt zueinander
ausgefahren und eingezogen werden können.
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Die
vertikale Projektion G0 des Schwerpunktes
G der Erntemaschine 1 liegt gut innerhalb des Stabilitätsdreieckes
ABC, so daß kleine
Bodensenkungen oder Bodenerhöhungen,
auf die die Hinterräder 4 auftreffen,
den Rahmen 2 seitwärts
neigen können,
ohne daß dies
die Gesamtstabilität
der Erntemaschine 1 beeinträchtigt.
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Wenn
sich die Erntemaschine entlang einer hangaufwärts gerichteten Bahn bewegt,
so verschiebt sich die Projektion des Schwerpunktes G zu einer neuen
Position G3, die näher an der Dreieck-Basis AB
liegt. Die Stabilitätsgrenze,
die durch den kleinsten der Abstände
der Projektion Gi zu einer der Dreieck-Seiten
BC oder AC bestimmt ist, hat sich sogar verbessert, so daß der Rahmen 2 seitlich
geneigt werden kann und die Projektion von G auf G4 verschoben
werden kann, ohne daß eine
unmittelbare Gefahr besteht, daß die
Erntemaschine umkippt.
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Andererseits
wird, wenn sich die Erntemaschine 1 einen steilen Hang
herunterbewegt, wobei sich das hintere Ende der Erntemaschine an
einer höheren
Höhenlage
befindet, als ihr vorderes Ende, die vertikale Projektion von G
in einer Vorwärtsrichtung
in Richtung auf G1 verschoben, und die Stabilitätsgrenze
zu den Dreieckseiten BC und AC wird kritisch. Eine kleine seitlich
gerichtete Bewegung des Rahmens 2 würde ausreichen, um die Projektion
auf eine Position G2 außerhalb des Stabilitätsvieleckes 58 zu
verschieben. Wenn sich die Vorderräder 3 immer noch so
verhalten würden,
als ob sie an einer gelenkig befestigten Achse 56 befestigt
wären,
so würde
die Erntemaschine 1 vollständig umkippen, sofern nicht
der Fahrer unmittelbar reagieren würde und die aufrechte Stellung
des Rahmens 2 wieder herstellen würde.
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Wenn
sich die Bahn der Erntemaschine jedoch von einer Hangaufwärts- zu
einer Hangabwärtsbewegung ändert, so ändert sich
die Längsneigung
des Rahmens 2, und der Sensor 91 schließt den elektrischen
Kreis zur Magnetspule des Schwingungssteuerventils 85.
Die Zylinder 17, 18 der Vorderräder 3 werden
blockiert, und die Hinterräder 4 können um
den Gelenkpunkt F schwingen, so daß das Dreieck DEF nunmehr das
effektive Stabilitätsvieleck
bildet. Die neue Stabilitätsgrenze
ist durch den kleinsten der Abstände
der Projektion Gi zu einer der Dreieckseiten
DF oder EF bestimmt. Damit stellt die Position der vertikalen Projektion
von G bei G1 oder sogar bei G2 immer
noch eine sehr gute Stabilitätseigenschaft
dar, weil diese Punkte gut innerhalb des Stabilitätsvieleckes 62 liegen.
Kleine Änderungen
der seitlichen Neigung, wie sie durch Bodenunebenheiten hervorgerufen
werden, führen
nicht dazu, daß die
vertikale Projektion die Begrenzungen des Vieleckes 62 überquert,
so daß keine
wesentliche Gefahr eines Umkippens der Erntemaschine 1 besteht.
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Wenn
die Erntemaschine 1 auf ebenes Gelände zurückkehrt, oder erneut beginnt,
sich hangaufwärts
zu bewegen, so gibt das Signal von dem Sensor 91 das Schwingungsventil 85 frei,
wodurch die vertikale Position der Hinterräder 4 festgelegt wird und
eine Schwingungsbewegung der Vorderräder 5 gegenüber dem
Rahmen 2 ermöglicht
wird. Das ursprüngliche
Stabilitätsdreieck
ABC wurde wieder wirksam, so daß die
Stabilitätsgrenze
ohne Verlust an Vortriebsleistung optimiert wird, weil alle Räder 3, 4 in
festem Eingriff mit dem Boden gehalten werden.
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Das
Steuersystem 26, 49 umfaßt in gleicher Weise Einrichtungen
zur Einstellung der Position des Rahmens gegenüber dem Boden. Neben der Ruhestellung,
in der keine Kontakte geschlossen sind, hat der Hebel des Mehrfunktionsschalters 51 vier
Betriebsstellungen, in denen jeweils zwei benachbarte Kontakte geschlossen
sind. Der Fahrer steuert auf diese Weise die seitliche und vertikale
Bewegung des Rahmens 2.
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Wenn
die Kontakte LD und RD geschlossen werden, werden beide Steuerventile 38, 39 nach
links verschoben, so daß mit
Druck beaufschlagtes Öl
den kolbenstangenseitigen Kammern beider vorderer Zylinder 17, 18 zugeführt wird.
Das Öl
von ihren zylinderseitigen Kammern strömt über die linken und rechten
Anhebeleitungen 30 und 31 zu den kolbenstangenseitigen
Enden der entsprechenden hinteren Zylinder 23, 24,
während
die zylinderseitigen Kammern der letzteren über die linken und rechten
Steuerleitungen 34, 35 und die Steuerventile 38, 39 mit der
Rücklaufleitung 46 verbunden
sind. Als Ergebnis werden alle vier Hydraulikzylinder 17, 18, 23, 24 gleichzeitig
eingezogen, und beide Seiten des Rahmens 2 werden gleichzeitig
abgesenkt.
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Wenn
andererseits die Kontakte RU und LU geschlossen sind, werden beide Steuerventile 38, 39 nach
rechts verschoben, um mit Druck beaufschlagtes Öl den zylinderseitigen Kammern
beider hinterer Zylinder 23, 24 zuzuführen. Das Öl von ihren
kolbenstangenseitigen Kammern strömt über die Anhebeleitungen 30, 31 zu
den zylinderseitigen Enden der entsprechenden vorderen Zylinder 17, 18,
während die
kolbenstangenseitigen Enden der letzteren über die Schwingungsleitungsabschnitte 29, 79 und
die Steuerventile 38, 39 mit der Rücklaufleitung 46 verbunden
sind. Als Ergebnis werden alle vier Zylinder 17, 18, 23, 24 gleichzeitig
ausgefahren, und beide Seiten des Rahmens 2 werden gleichzeitig
angehoben.
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Diese
Operationen, die dazu verwendet werden können, die Erntebaugruppe 5 an
die Höhe
der Weinreben anzupassen, beinhalten keine Ölströmung durch das Schwingungssteuerventil 85,
so daß der
Zustand des letzteren die Nivellieroperationen nicht beeinflußt. Der
Rahmen 2 kann unabhängig
von seiner Längsneigung
angehoben oder abgesenkt werden, so daß diese Operationen in gleicher
Weise sowohl während
einer Bewegung hangaufwärts
als auch hangabwärts
ausgeführt
werden können.
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Wenn
der Fahrer die Kontakte LD und RU schließt, so wird das linke Steuerventil 38 nach
links verschoben, und das rechte Steuerventil 39 wird nach
rechts verschoben. Mit Druck beaufschlagtes Öl wird der kolbenstangenseitigen
Kammer des vorderen linken Zylinders 17 und der zylinderseitigen Kammer
des hinteren rechten Zylinders 24 zugeführt, während das zylinderseitige Ende
des hinteren linken Zylinders 23 und das kolbenstangenseitige
Ende des vorderen linken Zylinders 18 mit der Rücklaufleitung 46 verbunden
werden. Der hintere rechte Zylinder 24 wird ausgefahren
und liefert eine Ölströmung von
seinem kolbenstangenseitigen Ende über die rechte Anhebeleitung 31 an
das zylinderseitige Ende des vorderen rechten Zylinders 18,
der in gleicher Weise ausfahren muß, so daß die rechte Seite des Rahmens 2 in
einer parallelen Weise angehoben wird.
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Inzwischen
strömt Öl von dem
zylinderseitigen Ende des hinteren linken Zylinders 23 zur
Rücklaufleitung 46 und
von dem zylinderseitigen Ende des vorderen linken Zylinders 17 über die
linke Anhebeleitung 30 zum kolbenstangenseitigen Ende des
hinteren linken Zylinders 23. Beide linken Zylinder 17, 23 werden
gleichzeitig eingezogen, und die linke Seite des Rahmens 2 wird
in einer parallelen Weise abgesenkt. Als Ergebnis wird der Rahmen 2 seitlich
nach links geneigt, doch wird die Höhe der Mitte des Rahmens 2 im
wesentlichen beibehalten.
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In
einer vollständig
analogen Weise ruft das Schließen
der Kontakte RD und LU das Ausfahren der linken Zylinder 17, 23 und
das Einziehen der rechten Zylinder 18, 24 derart
hervor, daß die
linke Seite des Rahmens 2 angehoben wird, während die rechte
Seite abgesenkt wird. Als Folge hiervon wird der Rahmen 2 seitlich
nach rechts geneigt, doch wird die Höhe seiner Mitte in gleicher
Weise im wesentlichen beibehalten.
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Diese
seitlich gerichteten Bewegungen können dazu verwendet werden,
die Erntemaschine 1 auf eine aufrecht stehende Position
zurückzuführen, wenn
der Erntevorgang auf Seitenhängen
ausgeführt wird.
Diese Operationen werden in gleicher Weise nicht durch die Position
des Schwingungssteuerventils 85 beeinflußt, so daß der Fahrer
den Rahmen 2 unabhängig
von der Längsneigung
des Hanges nivellieren kann.
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Es
kann erforderlich sein, die Längsneigung des
Rahmens 2 selbst einzustellen, z. B. um Öllecks in
dem einen oder anderen der Hydraulikzylinder 17, 18, 23, 24 zu
kompensieren. Der Fahrer, der die Erntemaschine in Längsrichtung
nivellieren will, hebt manuell das Nivellierventil 87 in
dessen obere Stellung an, wodurch die Enden-Nivellierleitung 89 mit dem
linken Steuerventil 38 verbunden wird. Wenn der Fahrer
nunmehr die Kontakte LU und RU des Mehrfunktionsschalters 51 schließt, so verschieben sich
die linken und rechten Steuerventile 38, 39 nach rechts,
und mit Druck beaufschlagtes Öl
wird über
die Enden-Nivellierleitung 89 und die Schwingungsleitung 28 den
zylinderseitigen Enden der vorderen Zylinder 17, 18 zugeführt. Gleichzeitig
werden ihre kolbenstangenseitigen Enden über die Leitungsabschnitte 29, 79 mit
der Rücklaufleitung 46 verbunden, so
daß die
vorderen Zylinder 17, 18 entsprechend ausgefahren
werden.
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Die
linke Steuerleitung 34 wird durch das Enden-Nivellierventil 87 und
das Schwingungssteuerventil 85 blockiert, wenn sich das
letztere in seiner Ruhestellung befindet. Entsprechend wird auch
der hintere linke Zylinder 23 blockiert. Die kolbenstangenseitigen
und zylinderseitigen Kammern des rechten hinteren Zylinders 34 werden
gleichzeitig durch das Öl
von der rechten Steuerleitung 35 einerseits und von den
Leitungen 89 und 31 andererseits mit Druck beaufschlagt.
Entsprechend hat dieser rechte Zylinder 24 keine spezielle
Neigung, sich auszufahren oder einzuziehen. Weil beide hinteren
Zylinder 23, 24 gegen eine Bewegung festgelegt
sind, wird das hintere Ende des Rahmens 2 nicht angehoben oder
abgesenkt, während
sein vorderes Ende durch die vorderen Zylinder 17, 18 angehoben
wird.
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Um
das vordere Ende des Rahmens 2 abzusenken, hält der Fahrer
das Enden-Nivellierventil 87 in
seiner oberen Stellung und verschiebt den Hebel an dem Schalter 51,
um die Kontakte LD und RD zu schließen. Die Steuerventile 38, 39 werden
nach links verschoben, so daß Öl von der
Enden-Nivellierleitung 89 und den zylinderseitigen Enden
der vorderen Zylinder 17, 18 über die Enden-Nivellierleitung 89 zum
Tank 41 hin abgelassen werden kann. In der Zwischenzeit
wird mit Druck beaufschlagtes Öl über die
Leitungsabschnitte 29, 79 den kolbenstangenseitigen
Kammern der gleichen Zylinder 17, 18 zugeführt, die
entsprechend eingezogen werden.
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Der
linke hintere Zyinder 23 wird durch die Ventile 87 und
blockiert, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Beide Kammern
des rechten hinteren Zylinders 24 sind nunmehr mit der
Rücklaufleitung 46 verbunden,
so daß keine
besondere Tendenz besteht, daß dieser
Zylinder 24 ausgefahren oder eingezogen wird. Weil beide
hinteren Zylinder 23, 24 wiederum gegen eine Bewegung
festgelegt sind, wird das hintere Ende des Rahmens 2 weder
angehoben noch abgesenkt, während
sein vorderes Ende durch die Wirkung der vorderen Zylinder 17, 18 abgesenkt
wird.
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Entsprechend
hat der Fahrer die Möglichkeit, lediglich
ein Ende des Rahmens 2 anzuheben oder abzusenken, während sich
das Schwingungssteuerventil 85 in seiner Ruhestellung befindet.
Ein analoges Ergebnis wird in gleicher Weise erzielt, wenn dieses
Ventil 85 betätigt
ist, wie dies in 5 gezeigt ist, d. h. während einer
Bewegung hangabwärts.
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Weitere
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind denkbar, ohne den Grundgedanken
der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können ein Paar oder alle der
Räder 3, 4 durch
andere mit dem Boden in Eingriff kommende Teile ersetzt werden,
wie z. B. Ketten oder Kufen. Die hydraulische Stellgliedeinrichtung
kann Hydraulikmotoren zum Ausfahren oder Einziehen mechanischer
Spindeln umfassen, um das Fahrzeug 1 zu nivellieren. Das
Steuersystem 26, 49 kann weiterhin ein automatisches
Nivelliersystem umfassen, das die Querneigung des Rahmens 2 mißt und die
Steuerventile 38, 39 in Abhängigkeit hiervon bestätigt. Die
Querneigung kann mit Hilfe eines mechanischen Pendels oder eines
elektronischen Neigungsmessers gemessen werden. Die hydraulischen
Steuereinrichtungen 26 können in gleicher Weise ein
Nebenschlußventil umfassen,
das Öl
von der Ölpumpe 42 unmittelbar zur
Rücklaufleitung 46 leitet.
Wenn mit Druck beaufschlagtes Öl
an den Steuerventilen 38, 39 benötigt wird,
so wird das Nebenschlußventil
geschlossen und der Öldruck
wird aufgebaut, bis sich das Entlastungsventil 45 öffnet.
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Obwohl
diese Erfindung bei seiner Anwendung auf eine Traubenerntemaschine
beschrieben wurde, kann sie auch in vorteilhafter Weise auf anderen
Stelzradfahrzeugen installiert werden, wie z. B. Weingarten-Traktoren,
Weingarten-Sprühmaschinen,
Kaffee-Erntemaschinen und dergleichen.
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Es
ist zu erkennen, daß gemäß der Erfindung
Einrichtungen geschaffen werden, um die Stabilität eines Nutzfahrzeuges 1 zu
verbessern, das entlang von Hängen
oder über
Hänge hinweg
bewegt wird. Schwingungssteuereinrichtungen sind zur Anpassung des
Stabilitätsvieleckes 58, 62 an
die Konfiguration vorgesehen, die am besten für die vertikale Projektion
Gi des Schwerpunktes geeignet ist, so daß die Gefahren
eines Umkippens zu einem Minimum gemacht werden, während ein
fester Bodenkontakt für
alle Räder
garantiert bleibt.