FI121111B - Sovitelma metsäkoneessa ja metsäkone - Google Patents

Description

SOVITELMA METSÄKONEESSA JA METSÄKONE

Keksinnön kohteena on sovitelma metsäkoneessa, jossa on runko ja keinuteliin asennettu telipyörästö sekä näitä että telin 5 suhteen ulkopuolista apupyörää ympäröivä telamatto ja jossa apupyörä on kiinteästi laakeroitu runkoon, jolloin telin kääntyessä telamaton kireyttä ylläpidetään sen piiriin liittyvillä joustoelimillä. Keksintö kohdistuu myös sovitelmaa käyttävään metsäkoneeseen.

10

Tavallisesti metsäkoneessa on toisiinsa nivelletystä liitetyt etu- ja takarunko. Useimmiten tämäntyyppisen koneen ohjaus on toteutettu niin kutsuttuna runko-ohjauksena, jolloin mainittujen, toisiinsa nivelöityjen runkojen väliin on 15 sovitettu ohjattavat toimilaitteet, kuten hydraulisylinterit saamaan aikaan kulloinkin tarvittava voima runkojen saattamiseksi kulmaan toisiinsa nähden. Se kumpaa runkoa tavallisesti kutsutaan eturungoksi voi vaihdella sovelluksesta riippuen, mutta tässä yhteydessä sovitaan, että eturungolle on 20 sijoitettu metsäkoneen ohjaamo, josta hallitaan toisaalta sille myöskin sijoittuvaa primääriä voimanlähdettä, jolla tuotetaan metsäkoneen ja siinä olevien työlaitteiden liikuttamiseen ja ohjaamiseen tarvittava voima. Eräitä tällaisia työlaitteita edustavat kuormain ja siihen liitetty 25 kahmari. Näin kuvattu metsäkone on erityisesti sinänsä tunnettu kuormatraktori. Toisena metsäkoneiden päälajina voidaan pitää harvesteria, jolla suoritetaan toisenlaisia puunkorjuutehtäviä, kuten puiden kaataminen, karsinta, mittaaminen ja katkonta. Harvesteri voi olla toteutettu 30 oleellisesti kuormatraktoria vastaavalla runkorakenteella, mutta toisaalta tunnetaan myös erilaisia rakenteita. Lähes poikkeuksetta kuitenkin kaikista metsäkoneista on löydettävissä kaksi toisiinsa nivelöityä runkoa. Lisäksi tunnetaan lukuisia erityyppisiä metsäkoneita, joita ei tässä erikseen 35 esitellä.

Kun puunkorjuuta pitää suorittaa entistä huonommin kantavilla metsämailla kuten soilla ja muilla turveperäisillä mailla, 2 havaitaan, että koneen maahan kohdistama pintapaine pitää pyrkiä minimoimaan. Tunnetaankin erilaisia työkoneita ja laitteita, jotka kykenevät kulkemaan huonosti kantavilla maapohjilla esimerkiksi leveiden ja pitkien telamattojen 5 avulla. Metsäkoneiden tapauksessa kantavuutta onkin pyritty parantamaan kevyissä koneissa erilaisten telamattojen avulla. Raskaampien koneiden, erityisesti kuormatraktoreiden kohdalla matalaa pintapainetta on tavoiteltu lähinnä siten, että yksi tai useampi koneen kaksipyöräisistä akseleista on korvattu ns. 10 keinuteliakselistolla jolloin esimerkiksi nelipyöräinen kone muuttuu kahdeksanpyöräiseksi. Tyypillisesti kuormatraktoreissa ainakin kuormatilan alla oleva akselisto on teliakselisto. On myös tunnettua käyttää mainitun kaltaisen keinuteliakseliston yhteydessä ns. teloja, eli telamattoja, jotka on sovitettu 15 kiertämään teliakseliston pyöriä ja johtaa näin suurempaan maata vasten kantavaan kosketuspinta-alaan. Eräs tämäntyyppinen telaratkaisu on esitetty patenttijulkaisussa FI822636A.

Telamattojen antama suhteellinen hyöty jää vähäiseksi erityi-20 sesti kohtalaisen hyvin kantavilla pohjilla, joita kuitenkin on valtaosa korjuukohteista. Toisaalta monimutkainen telamat-torakenne on herkästi kuluva ja kallis ylläpitää. Samoin monimutkaisen telamattorakenteen hyötysuhde tehonkäytön kannalta voi olla heikko verrattuna yksinkertaiseen pyörään 25 tai vaikkapa keinuteliin. Telamatolla ja liukuesteillä myös suojataan rengasta kivisessä ja vaikeassa maastossa.

Teliakseliston yhteyteen sovitettu telin pyöriä kiertävä tela ei kuitenkaan kaikissa olosuhteissa pysty tarjoamaan riittävän 30 matalaa pintapainetta.

Suomalaisessa patentissa 78428 on esitetty telamattojärjestely teliajoneuvoja varten. Tällaisia teli-ajoneuvoja voivat olla mm. metsäkoneet, joita ovat sekä puunkorjuulaitteella, kuten 35 harvesteripäällä varustetut ajoneuvot, erityisesti harvesterit, että kuormatilalla varustetut ajoneuvot, erityisesti kuormatraktorit. Telamaton riittävä kireys parantaa sen toimintaa. Sinänsä tunnettuihin telamattoihin liittyy usein monimutkaisia kiristysvälineitä.

3

Varsinaisessa tela-ajoneuvossa telamattoa kantaa useita pyöriä, mutta ne eivät tule tässä kyseeseen vaan nyt haetaan yksinkertaista muunnossovitelmaa telamaton asettamiseksi 5 keinutelin pyörien ympäri sopivan lisäpyörän (tai lisäpyörien) avulla. Toisin sanoen tavoitteena on löytää ratkaisu sinänsä tunnetun kuormatraktorin varustelemiseksi yksinkertaisilla lisävarusteilla niin, että voidaan toimia tehokkaasti oleellisesti heikommin kantavilla maapohjilla. Julkaisussa US 10 3744857 on esitetty telipyörien ja vetopyöränä toimivan apurattaan ympärille rakennettu telamattosovitelma. Telamatto pyörii siten kahden vapaasti pyörivän ilmakumirenkaan ja erityisen vetorattaan ympäri, joka ratas on asetettu selvästi teliakselia ylemmäksi. Telin akselille on sovitettu pitkittäin 15 liikevara, jota painotetaan esim. pneumaattisesti. Tällöin teli pääsee vapaasti keinumaan, mikä onkin tarkoitus. Teli on myös lukittavissa, jolloin ilmakumirenkaat joustavat mahdollistaen telin kääntymisen. On kuitenkin ilmeistä, ettei esimerkiksi raskaan metsääjoneuvon ilmakumirenkaat telissä 20 pysty joustamaan riittävästi kun otetaan huomioon se, että näiden pitää kantaa huomattavan suuri kuorma samanaikaisesti. Täydelle kuormalle mitoitetut ilmakumirenkaat vaativat tyypillisen metsäkonerenkaan tapauksessa ainakin 4-5 bar ilmanpaineen ja tällöin renkaassa ei ole sellaista 25 joustavuutta, mitä telin vapaa kääntyminen edellyttäisi.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada parannettu telamattosovitelma ja sitä käyttävä metsäkone, joka on aikaisempaa yksinkertaisempi. Keksinnön mukaisen sovitelman 30 tunnusmerkilliset piirteet on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön erään sovelluksen apupyörän joustavuus aikaansaadaan siten, että se on ilmakumirengas ja nyt siinä voidaan käyttää alhaisempaa painetta kuin telin pyörissä.

35 Erään sovelluksen mukaan apupyörä on oleellisesti samanlainen ilmakumirengas kuin telin pyörät, mutta pienempi halkaisijaltaan. Apupyörä on edullisesti vain vähän ylempänä kuin telin pyörät tasaisella alustalla tarkasteltuna, jolloin telin täysi kääntyvyys on kuitenkin taattu. Toisin sanoen 4 tasaisella, kovalla pinnalla liikuttaessa maan pintaa koskettava pituus on oleellisesti yhtäsuuri kuin tavanomaisen teliakseliston ja teliakseliston pyöriä kiertävän telan tapauksessa. Kun apupyörän koko on noin 80 - 90 % telipyörän 5 koosta, kaikkien kolmen pyörän yläpinnat asettuvat oleellisesti samalle tasolle telin ollessa suorassa.

Eräässä sovelluksessa apupyörä on irrotettavasti kiinnitettävä, esimerkiksi lisäpankon eli liukupankon kaltaiseen 10 apurunkoon, jonka kiinnitysvarret työnnetään takarungon tuppeen. Itse lisäpankkoa ei välttämättä tarvita tässä sovelluksessa, mutta se voidaan siihen helposti liittää, jos kuljetettava puutavara sitä edellyttää. On huomattava, että tällainen tuppijärjestely on nykyisin huomattavan yleinen.

15

Apypyörään voidaan myös järjestää sinänsä tunnetuin tavoin voimansiirto lisäämään telipyörillä aikaansaatua vetovoimaa. Telan sisäpinnan kitkan suuruuden ollessa rajallinen, tämä saattaa jossakin tilanteessa olla tarpeen mikäli 20 teliakseliston pyörien telaan siirtämä voima ylittää kitkan ja mainitut pyörät alkavat luistaa telan sisällä.

Prototyypin avulla saaduissa testeissä telamatto pystyi säilyttämään kantavuuden sellaisissa suo-olosuhteissa, joissa 25 maasto oli niin upottavaa, että jalkaisin liikkuminen oli hankalaa ja tavanomaisin teloin varustetun vastaavan koneen eteneminen pysähtyi.

Muut keksinnön sovellusmuodot ja edut selitetään jäljempänä 30 selityksen esimerkkien yhteydessä.

Seuraavassa keksintöä kuvataan esimerkkien avulla ja viittaamalla oheisiin kuviin, joissa 35 Kuva 1 esittää erästä keksinnön mukaista metsäkonetta, tarkemmin kuormatraktoria

Kuva 2 esittää kuvan 1 metsäkoneen telamattosovitelmaa ajoneuvon ylittäessä ojaa 5

Kuvassa 1 on esitetty eräs metsäkoneen perusratkaisu. Metsäkoneessa 1 on toisiinsa nivelletysti liitetyt eturunko 2 ja takarunko 3. Eturungolla 2 on metsäkoneen ohjaamo 4, josta ajoneuvoa ohjataan, hallitaan voimanlähdettä 5 ja ohjataan s työlaitteita kuten tässä kuormainta 6 ja siihen liitetty kahmari 7. Kuormatilaa määrittää pankot 8, joihin kuuluu lisäpankko 18.

Tämän keksinnön kannalta on oleellista, että metsäkoneessa 1 10 on teli 12, joka pääsee kiertymään akselin 13 ympäri. Teliä 12 kantavat telipyörät 14 ja 15, jotka tavanomaisesti ovat vetäviä. Takarungon 9 takaosaan kuuluu lisäpankko 18 omassa pikakiinnitteisessä apurungossaan, joka työnnetään takarungon 9 sivuille sovitettuihin tuppiin (ei näytetty). Samaan 15 apupalkkiin on kiinnitetty kummallakin puolella apupyörä 16, joka on halkaisijaltaan vähän pienempi kuin telipyörät 14 ja 15. Tasaisella alustalla telipyörien 14 ja 15 sekä apupyörän 16 yläpinnat ovat suunnilleen samalla korkeudella, jolloin näitä ympäröivä telamatto 20 asettuu näiden päällä oleel-20 lisesti vaakasuoraan.

Tässä esimerkissä telipyörien 14 ja 15 ilmakumirenkaat ovat halkaisijaltaan 1340 mm (paine 4,5 bar) ja apupyörän 16 ilmakumirengas 1171mm (paine 2 bar). Apupyörän 16 joustavuus 25 on niin suuri, että teli 12 pääsee kääntymään vaikeuksitta ääriasennosta toiseen. Tässä apupyörän korkeusasemassa pyöriä ympäröivän piirin vaihtelu onkin niin pientä, että ilmakumirenkaan joustavuus riittää pitämään telamaton 20 sopivan kireällä kaikissa telin asennoissa. Näin keinutelin 30 koko liikevara on mahdollisesti hyödyntää.

Yleisesti apupyörän alennettu paine on 30 - 70 %, edullisimmin 40 - 50 % telipyörien ilmakumirenkaiden paineesta. Samoin yleisesti apupyörän koko on 75 - 95 %, edullisimmin 80 - 90 % 35 telipyörän koosta ja apupyörä on asennettu maasta irti 10 -25 %, edullisimmin 13 - 17 % sen halkaisijamitasta.

Koska vetävän telin etupyörä pyrkii nousemaan ylös telin momentin johdosta, kun koneella ajetaan eteenpäin, yleensä on 6 edullisempaa sijoittaa apupyörä vetävien telipyörien taakse, jolloin telin taaemman pyörän painuessa syvälle, apupyörä ja telamaton lisäosuus alkavat kantamaan. Lisäksi keinutelin etupyörön nousu edesauttaa telin nousua ylös pehmeässä 5 maastossa. Toinen syy on usein se, että kuorma on usein niin takapainoinen, että takana oleva apupyörä parantaa kantavuutta juuri oikeassa paikassa.

Sinänsä joustava apupyörä voi olla myös telipyörien edessä tai 10 sekä edessä että takana.

Keksinnön mukaista telamattosovellusta voidaan käyttää myös eturungon yhteydessä. Toisin sanoen esimerkiksi tavanomainen kahdeksanpyöräinen, kahdella teliakselistolla varustettu 15 kuormatraktori voidaan aivan hyvin varustaa kahdella tai jopa neljällä keksinnön mukaisella telamattosovitelmalla, jolloin saavutetaan luonnollisesti erittäin matala pintapaine.

Koneen eturunkoon voidaan sovittaa vastaavanlaiset 20 kiinnittimet lisäpyörän asentamista.

Kuvan 2 mukaisesti keksinnön mukaisella telamatolla 20 varustettu metsäkone 1 ylittää juohevasti myös erilaiset esteet kuten tässä ojan 30. Telipyörät 13 ja 14 ovat telin 25 ääriasennossaan ja apupyörän 16 avulla telamatolle 20 saadaan pitkä kantomatka. On kuitenkin selvää, että metsäkoneen kokonaisleveyttä ei haluta kasvattaa tarpeettomasti, koska esimerkiksi harvennuksella ajoura on usein kapea ja harvennuksen jälkeen jäävää puustoa ei saa vahingoittaa. Tämä 30 johtaa siihen että lisää kosketuspinta-alaa pitää pyrkiä hakemaan koneen pituussuunnasta. Se, että keksinnön mukaisen telamattosovitelman lisäpyörä sijoitetaan tavanomaisen keinuteliakseliston takapuolelle ei kuitenkaan sanottavasti, jos ollenkaan, pidennä koneen kokonaispituutta kuormattuna. 35 Tavanomaisesti kuormatraktorin kuormatilaan kuormattu puutavara ulottuu aina jonkin verran takimmaisen pankon takapuolelle.

7

Toisaalta 8-pyöräisessä kuormatraktorissa ei ole välttämättä tilaa lisäpyörälle takateilin edessä rajoittamatta kääntö-kulmaa .

5 Apupyörän oman jouston lisäksi voidaan käyttää sinänsä tunnettuja jousituksia tai muita telamattokiristimiä lisänä. Apupyörän ilmanpainetta voidaan eräässä sovelluksessa säätää myös koneen liikkuessa ja pyörän pyöriessä.

Claims (10)

1. Sovitelma metsäkoneessa (1), jossa on runko (2, 3) ja keinuteliin (12) asennettu telipyörästö (14, 15) sekä näitä 5 että telin (12) suhteen ulkopuolista apupyörää (16) ympäröivä telamatto (20) ja jossa apupyörä (16) on kiinteästi laakeroitu runkoon (3), jolloin telin (12) kääntyessä telamaton (20) kireyttä ylläpidetään sen piiriin liittyvillä joustoelimillä, tunnettu siitä, että joustoelimet muodostuvat pääasiallisesti 10 apupyörän (16) joustavuudesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma metsäkoneessa , tunnettu siitä, että apupyörä (16) on ilmakumirengas, jossa on alennettu paine. 15

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sovitelma metsäkoneessa, jossa telipyörät (14, 15) ovat ilmakumirenkaita, tunnettu siitä, että apupyörän (16) alennettu paine on 30 - 70 %, edullisimmin 40 - 50 % telipyörien (14, 20 15) ilmakumirenkaiden paineesta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että apupyörä (16) on kiinnitetty irrotettavasti. 25

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sovitelma metsäkoneessa , tunnettu siitä, että apupyörä (16) on kiinnitetty lisäpankon (18) apurunkoon.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että apupyörän (16) koko on 75 - 95 %, edullisimmin 80 - 90 % telipyörän (14, 15) koosta.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen sovitelma, 35 tunnettu siitä, että apupyörä (16) on asennettu maasta irti 10 - 25 %, edullisimmin 13 - 17 % sen halkaisijamitasta.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että apupyörän (16) ilmanpaine on sovitettu säädettäväksi koneen liikkuessa ja pyörän pyöriessä.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen sovitelma kuormatilaa kantavan, vetävän keinutelin (12) yhteydessä, tunnettu siitä, että apupyörä (16) on asennettu vetävän keinutelin (12) taakse.

10. Metsäkone (1), johon kuuluu toisiinsa nivelletysti liitetyt eturunko (2) ja takarunko (3), toisessa näistä ohjaamo (4), ja ainakin yksi teli (12) pyörineen (14, 15) sekä telistä erillinen apupyörä (16) ja telamatto (20) asetettuna telipyörien (14, 15) ja apupyörän (16) ympärille, 15 tunnettu siitä, että metsäkoneeseen (1) kuuluu jonkin vaatimuksien 1-9 mukainen telamattosovitelma.