NO340611B1

NO340611B1 - Vehicle suspension for work tools

Info

Publication number: NO340611B1
Application number: NO20140157A
Authority: NO
Inventors: Tore Magne Bjørnødegård
Original assignee: Tokvam As
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2017-05-15
Also published as: WO2015118499A1; CA2938503A1; SE541003C2; SE1651112A1; NO20140157A1

Description

Område for oppfinnelsen Field of the invention

Foreliggende oppfinnelse vedrører utformingen og konstruksjonen av oppheng for arbeidsredskap så som en snøplog, men også andre redskaper som skal følge underlaget så som snøfreser o.l. hvor opphenget er tilpasset for at arbeidsredskapet skal kunne monteres og benyttes på forskjellige typer kjøretøy. Slike arbeidsredskaper er ikke begrenset til, men monteres fortrinnsvis på fronten av det aktuelle kjøretøy, og vil være tilpasset til å motta vertikale så vel som horisontale belastningskrefter. Det aktuelle opphenget har konstruksjon som angitt i krav 1. The present invention relates to the design and construction of suspensions for work tools such as a snow plough, but also other tools that must follow the ground such as snowblowers and the like. where the suspension is adapted so that the work tool can be mounted and used on different types of vehicles. Such work tools are not limited to, but are preferably mounted on the front of the vehicle in question, and will be adapted to receive vertical as well as horizontal loading forces. The suspension in question has a construction as stated in claim 1.

Bakgrunn for oppfinnelsen Background for the invention

Ved snøfall, eller lignende er det nødvendig å fjerne snø fra gater, veier og plasser. Dette blir konvensjonelt gjort med kjøretøy som får påmontert forskjellige typer ploger eller andre snøryddingsredskaper. Det er vesentlig for rydderesultatet at plogen eller snøryddingsredskapet følger underlaget så optimalt som mulig for at all snøen skal bli fjernet. Dette for å gi optimal fremkommelighet samt unngå at snøen bygger seg opp som is og danner en tykk såle gjennom vinteren, noe som kan medføre problemer ved væromslag eller før snøen blir borte på våren. For at plogen skal kunne tilpasse seg ujamnheter i underlaget må plogen kunne bevege seg fritt i forhold til bæremaskinen/kjøretøyet. Samtidig som plogen skal kunne bevege seg fritt, må den samtidig holdes i posisjon uten å påføre bæremaskinen/kjøretøyet krefter som kan medføre at bæremaskinen/kjøretøyet mister veigrepet og styring med plogen. In the event of snowfall, or the like, it is necessary to remove snow from streets, roads and places. This is conventionally done with vehicles that are fitted with different types of plows or other snow removal tools. It is essential for the clearing result that the plow or snow removal tool follows the ground as optimally as possible so that all the snow is removed. This is to provide optimal accessibility and to prevent the snow from building up like ice and forming a thick sole throughout the winter, which can cause problems when the weather changes or before the snow disappears in the spring. In order for the plow to be able to adapt to unevenness in the ground, the plow must be able to move freely in relation to the carrier machine/vehicle. While the plow must be able to move freely, it must at the same time be held in position without applying forces to the carrier machine/vehicle that could cause the carrier machine/vehicle to lose traction and steering with the plough.

Ved store ujamnheter i veibanene må plogskjæret kunne ha stor fri vandring uten at opphenget medfører store vertikale krefter som konsekvens av skyvekreftene. Om de resulterende vertikale kreftene blir store kan plogskjæret enten skjære seg ned i underlaget og ødelegge både plogen og underlaget. Samtidig kan dette påføre bæremaskinen krefter som ødelegge styrkeegenskapene ved at forhjulene på bæremaskinen/kjøretøyet mister veigrepet. Eksisterende plogoppheng har ikke tilstrekkelige bevegelse og frihetsgrader til å gi plogen vandring i forhold til underlagt slik at det gir tilstrekkelig styring/frihetsgrader omkring 6 akser (3 lineære og 3 rotasjon). In the case of large unevenness in the road surfaces, the plow share must be able to travel freely without the suspension causing large vertical forces as a consequence of the thrust forces. If the resulting vertical forces become large, the plow blade can either cut into the ground and destroy both the plow and the ground. At the same time, this can apply forces to the carrier machine which destroy the strength properties by causing the front wheels of the carrier machine/vehicle to lose traction. Existing plow suspension does not have sufficient movement and degrees of freedom to give the plow travel in relation to the ground so that it provides sufficient control/degrees of freedom around 6 axes (3 linear and 3 rotational).

Tilsvarende betraktninger gjelder også med hensyn til f.eks. snøfresere eller generelt arbeidsredskaper som skal følge underlaget og som monteres til fronten av et kjøretøy. Similar considerations also apply with regard to e.g. snowblowers or generally work tools that must follow the ground and that are mounted to the front of a vehicle.

Av tidligere kjente løsninger er det i den europeiske patentsøknaden EP 467310 Al beskrevet et oppheng for montering av en snøplog på et kjøretøy hvor opphenget omfatter en festeramme for festing av opphenget til kjøretøyet og en innfestingsramme som arbeidsredskapet festes til. Opphenget omfatter videre to øvre armer og to nedre armer som er like lange er festet til henholdsvis festerammen og innfestingsrammen med gelenklagre på en slik måte at alle armene er strekker seg i kjøreretningen. Denne utformingen av opphenget gir imidlertid en kontroll over arbeidsredskapets bevegelser som ikke er optimal. Of previously known solutions, the European patent application EP 467310 Al describes a suspension for mounting a snow plow on a vehicle, where the suspension comprises a fastening frame for fastening the suspension to the vehicle and an attachment frame to which the work tool is attached. The suspension further comprises two upper arms and two lower arms which are of the same length and are respectively attached to the attachment frame and the attachment frame with gel bearings in such a way that all arms extend in the direction of travel. This design of the suspension, however, provides a control over the movements of the work tool which is not optimal.

Av andre kjente oppheng for et arbeidsredskap kan også nevnes de som er beskrevet i patentpublikasjonene DE 3439506 Cl, US 4643261 og FR 1039920. Of other known suspensions for a work tool, those described in the patent publications DE 3439506 Cl, US 4643261 and FR 1039920 can also be mentioned.

Hensikten ved den foreliggende oppfinnelsen har således vært å tilveiebringe et oppheng for montering av et arbeidsredskap på et kjøretøy som løser de ulempene ved kjente oppheng som er nevnt over. The purpose of the present invention has thus been to provide a suspension for mounting a work tool on a vehicle which solves the disadvantages of known suspensions mentioned above.

Det har spesielt vært en hensikt å tilveiebringe et oppheng hvor arbeidsverktøyets evne til å følge underlaget er forbedret. It has been particularly intended to provide a suspension where the ability of the work tool to follow the surface is improved.

Det har også vært en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe et oppheng som gir fleksibel gange uten at skyvekreftene sammen med varierende underlag resulterer i store varierende vertikale krefter på kjøretøyet som opphenget er montert på. It has also been a purpose of the present invention to provide a suspension that provides flexible walking without the thrust forces together with varying surfaces resulting in large varying vertical forces on the vehicle on which the suspension is mounted.

Disse hensiktene oppnås med et oppheng for montering av et arbeidsredskap på et kjøretøy som definert i det selvstendige krav 1. Ytterligere utførelsesformer av opphenget er definert i de uselvstendige kravene 2-4. These purposes are achieved with a suspension for mounting a work tool on a vehicle as defined in the independent claim 1. Further embodiments of the suspension are defined in the non-independent claims 2-4.

Ifølge foreliggende oppfinnelse har det blitt konstruert en ny type oppheng for slike arbeidsredskaper, eksempelvis plogoppheng, som gir unike egenskaper med tanke på verktøyets/plogens evne til å følge underlaget, gi fleksibel gange uten at skyvekreftene sammen med varierende underlag resulterer i store, varierende vertikale krefter til bæremaskin/kjøretøyet. Samtidig gir dette muligheter for å styre marktrykket og samtidig få en stabil konstruksjon når redskapet/plogen er løftes fra underlaget. En annen fordel ved opphenget ifølge foreliggende oppfinnelse er at ved manipulering av opphenget vil det være mulig å heve eller senke fremste kant av redskapet/plogen mer enn bakre kant av redskapet/plogen når denne heves, eller den passerer ujamnheter i underlaget f.eks. fartsdumper. According to the present invention, a new type of suspension for such work tools, for example plow suspension, has been constructed, which provides unique properties in terms of the tool's/plough's ability to follow the ground, provide flexible walking without the thrust forces together with varying ground resulting in large, varying vertical forces for the carrier/vehicle. At the same time, this provides opportunities to control the ground pressure and at the same time obtain a stable construction when the implement/plough is lifted from the ground. Another advantage of the suspension according to the present invention is that by manipulating the suspension it will be possible to raise or lower the leading edge of the tool/plough more than the rear edge of the tool/plough when it is raised, or it passes unevenness in the substrate, e.g. speed dump.

På tidligere plogløft har plogene hatt en tendens til å henge på den ene siden når plogen ble løftet. Årsaken til dette var at pendelbevegelsen var utformet som en del av svingfunksjonen på plogen, noe som medførte ustabil pendling. On previous plow lifts, the plows have tended to hang on one side when the plow was lifted. The reason for this was that the pendulum movement was designed as part of the swing function of the plough, which resulted in unstable oscillation.

Med «store krefter» menes i denne sammenheng krefter som har tilstrekkelig styrke til å skade elementer som er assosiert med arbeidsredskapet, så som selve arbeidsredskapet og/eller kjøretøyet og/eller opphenget som redskapet er båret av. Slike krefter relateres derfor ikke bare til det ene av disse elementene, men gjerne til to eller flere av disse. Slik skade kan være relatert til blant annet styrken av materialet som brukes i opphenget og redskapen, robustheten av konstruksjonen av redskapet og/eller opphenget og/eller driftsegenskapene ved redskapet, opphenget og/eller kjøretøyet. In this context, "large forces" means forces that have sufficient strength to damage elements associated with the work tool, such as the work tool itself and/or the vehicle and/or the suspension by which the tool is carried. Such forces are therefore not only related to one of these elements, but often to two or more of them. Such damage may be related to, among other things, the strength of the material used in the suspension and implement, the robustness of the construction of the implement and/or suspension and/or the operating characteristics of the implement, suspension and/or vehicle.

Plogopphenget ifølge oppfinnelsen omfatter stag med forskjellig lengde, retning og er innfestet i gelenklager som gir stabilitet og fleksibilitet utover hva eksisterende og kjente løsninger for plogoppheng har hatt hittil. The plow suspension according to the invention comprises struts of different lengths and directions and is fixed in joint bearings which provide stability and flexibility beyond what existing and known solutions for plow suspension have had so far.

Beskrivelse av oppfinnelsen Description of the invention

Foreliggende oppfinnelse vil nedenfor bli forklart med hensyn til de medfølgende figurer hvor: Figur 1 viser et oppriss av en utførelsesform av et plogoppheng ifølge oppfinnelsen; Figur 2 viser et grunnriss av en utførelsesform av et plogoppheng ifølge oppfinnelsen; Figur 3 viser et tredimensjonalt riss av plogoppheng ifølge en utførelsesform av opphenget ifølge foreliggende oppfinnelse, montert sammen med vinkelplog; Figur 4 viser et tredimensjonalt riss av en utførelsesform av et plogoppheng ifølge oppfinnelsen sammenmontert med en vikeplog; The present invention will be explained below with regard to the accompanying figures where: Figure 1 shows an elevation of an embodiment of a plow suspension according to the invention; Figure 2 shows a plan of an embodiment of a plow suspension according to the invention; Figure 3 shows a three-dimensional view of a plow suspension according to an embodiment of the suspension according to the present invention, mounted together with an angle plough; Figure 4 shows a three-dimensional view of an embodiment of a plow suspension according to the invention assembled with a folding plough;

I figurene har de enkelte deler de følgende henvisningstall: In the figures, the individual parts have the following reference numbers:

Pos 2 - festplate for opphengs armer og standard innfesting mot bærekjøretøy Norsk veivesen, DIN standard, Volvo BM, 3 pkt. eller andre alternativer; Pos 2 - fixing plate for suspension arms and standard attachment to carrier vehicle Norwegian Road Administration, DIN standard, Volvo BM, 3 points or other alternatives;

Pos 6 - innfestingsramme mellom opphengsarmene og arbeidsredskapen (plogen); Pos 6 - attachment frame between the suspension arms and the work tool (plough);

Pos 5 - to kraftige underarmer 5, innfestet med gelenklager i endene og vinklet innover for å ta skyv og sidekrefter. Underarmene 5 er lange for å redusere variasjon i vertikale krefter inn i bærekjøretøy et som konsekvens av skyvekrefter og høydeforskjeller (retning på skyvlinje gjennom underarmer 5, sett fra siden) ved store uj amnheter/høydeendringer i underlaget. Med «lange» menes i denne forbindelsen en lengde som står i relasjon til ytterendene av redskapen som bæres av opphenget slik at underarmene 5 løper fra sentrum av opphenget og til en ytterkant av redskapet som bæres av opphenget. Pos 5 - two strong forearms 5, attached with joint bearings at the ends and angled inwards to take push and lateral forces. The lower arms 5 are long to reduce variation in vertical forces into the carrier vehicle as a consequence of thrust forces and differences in height (direction of thrust line through lower arms 5, seen from the side) in case of large unevenness/height changes in the substrate. By "long" is meant in this connection a length that is in relation to the outer ends of the tool carried by the suspension so that the forearms 5 run from the center of the suspension to an outer edge of the tool carried by the suspension.

Pos 1 - det er i kjøreretningen plassert to kraftige overarmer 1 for å ta vrikrefter fra redskapet/plogen samt redusere de vertikale kreftene som konsekvens av skyvekreftene, hindre «overkjøring». Disse overarmene 1 er innfestet med gelenklager for å kunne handtere pendelbevegelser. Overarmene 1 er vesentlig kortere enn underarmene 5 for å gi gode følgeegenskaper på ulendt underlag, samt gi gode løfteegenskaper når redskapet/plogen løftes. Pos 1 - two powerful upper arms 1 are placed in the direction of travel to take twisting forces from the implement/plough and reduce the vertical forces as a consequence of the thrust forces, preventing "overrunning". These upper arms 1 are attached with joint bearings to be able to handle pendulum movements. The upper arms 1 are significantly shorter than the lower arms 5 to provide good following properties on uneven ground, as well as providing good lifting properties when the tool/plough is lifted.

Pos 3 - er et torsjonsstag 3 som sikrer og kontrollerer pendelbevegelse samt sentrerer redskapet/plogen når redskapet/plogen løftes fra underlaget. Dette torsjonsstaget 3 er opplagret på en slik måte at det har to-veis virkning (dobbeltvirkende) og samtidig innehar løsning, samme funksjonalitet uansett løftehøyde på plogen (retningen på overarmene sett fra siden). Pos 3 - is a torsion bar 3 which ensures and controls pendulum movement and centers the tool/plough when the tool/plough is lifted from the ground. This torsion bar 3 is stored in such a way that it has a two-way effect (double-acting) and at the same time has a solution, the same functionality regardless of the lifting height of the plow (the direction of the upper arms seen from the side).

Pos 4-1 senter av plogopphenget er det et system 4, for å styre og kontrollere (redusere eller øke) vertikale krefter (marktrykk) samt styre og kontrollere redskapets/plogens løftehøyde når det brukes fast brøytefeste (eks. norsk, eller tysk standard brøytefeste). Pos 4-1 center of the plow suspension there is a system 4, to manage and control (reduce or increase) vertical forces (ground pressure) as well as manage and control the lifting height of the implement/plough when a fixed plow attachment is used (e.g. Norwegian or German standard plow attachment ).

Konstruksjonen av dette systemet 4 er utformet slik at plassen mellom bæremaskinen/ kjøretøyet og redskapet/plogen er utnyttet optimalt, slik at avstanden til redskapet/plogen blir så liten som mulig. I dette tilfellet er det plogens svingvinkel som danner grunnlaget for avstanden mellom redskap/plog og bærekjøretøy. Liten avstand medfører mindre momentarm inn mot bærekjøretøy et, og bæremaskinen/kjøretøyet får bedre «grep» om redskapet/plogen. The construction of this system 4 is designed so that the space between the carrier machine/vehicle and the implement/plough is utilized optimally, so that the distance to the implement/plough is as small as possible. In this case, it is the plow's swing angle that forms the basis for the distance between implement/plough and carrier vehicle. A small distance means less torque arm towards the carrier vehicle, and the carrier machine/vehicle gets a better "grip" on the implement/plough.

Oppfinnelsen vil bli forklart nedenfor under henvisning til den utførelsesformen som angår snøploger. Dog kan opphenget ifølge oppfinnelsen også benyttes for andre redskaper som bæres av kjøretøy og som skal følge bakkens konturer samtidig som de er utsatt for vertikale så vel som horisontale belastningskrefter under bruk, som forklart ovenfor. The invention will be explained below with reference to the embodiment relating to snow ploughs. However, the suspension according to the invention can also be used for other implements which are carried by vehicles and which must follow the contours of the ground while being exposed to vertical as well as horizontal load forces during use, as explained above.

Utfordringer som det nve opphenget løser/ forbedrer Challenges that the nve suspension solves/improves

Kjøring av plog har tradisjonelt medført risiko for overkjøring av plogen og skader om plogen treffer noe «jordfast» under brøyting. Dette ble vesentlig forbedret når veivesenet standardiserte plogløft på 70 tallet. Driving a plow has traditionally entailed a risk of overrunning the plow and damage if the plow hits something "solid" during ploughing. This was significantly improved when the Swedish Road Administration standardized plow lift in the 1970s.

Tradisjonelle plogløft er konstruert for begrensete ujamnheter i vegbanene og kan ofte være vanskelig å stille inn slik at skyvlinjen blir rett. Konsekvensen kan bli at skyvekreftene omdannes til store vertikale krefter som overføres bæremaskinen, noe som kan resultere i manglende last på framaksel og dårlige styregenskaper på bæremaskinen. Resultatet kan medføre utforkjøring og store skader på maskin og redskap. Utover dette klemmes plogen ned mot underlaget noe som igjen krever større krefter for å skyve plogen. Større krefter resulterer i høyere drivstofforbruk og dyrere/mindre miljømessig brøyting. Traditional plow lifts are designed for limited unevenness in the road surfaces and can often be difficult to adjust so that the thrust line is straight. The consequence can be that the thrust forces are converted into large vertical forces which are transmitted to the carrier machine, which can result in a lack of load on the front axle and poor steering characteristics of the carrier machine. The result can result in a skid and major damage to the machine and tools. In addition to this, the plow is pressed down against the ground, which in turn requires greater forces to push the plough. Greater forces result in higher fuel consumption and more expensive/less environmentally friendly ploughing.

Løsningen som opphenget ifølge foreliggende oppfinnelse representerer, innehar flere frihetsgrader inklusive pendling, hvor pendelbevegelse blir oppnådd uten bruk av konvensjonell pendelbolt. Løsningen reduserer faren for overkjøring og variasjonen i de vertikale kreftene som konsekvens av skyvekrefter og variasjoner i høydeforskjeller. Dette gir mer stabilt trykk på bæremaskinens styreaksel som igjen gir sikrere kjøring, mindre fare for uhellshendelser (ulykke). The solution that the suspension according to the present invention represents has several degrees of freedom including oscillation, where pendulum movement is achieved without the use of a conventional pendulum bolt. The solution reduces the risk of overrunning and the variation in the vertical forces as a consequence of thrust forces and variations in height differences. This provides more stable pressure on the carrier machine's steering shaft, which in turn provides safer driving, less risk of accidents (accident).

Mindre vertikale krefter medfører at plogen ikke klemmes ned i underlaget utover behovet, noe som medfører at den blir lettere å skyve, mindre drivstoff forbruk og mer effektiv brøyting. Smaller vertical forces mean that the plow is not squeezed into the ground beyond what is needed, which means that it becomes easier to push, less fuel consumption and more efficient ploughing.

Den store fleksibiliteten som er innebygget i opphenget ifølge oppfinnelsen, gjør at plogen vil følge underlaget bedre slik at rydderesultatet fra plogen blir bedre uten «dobbeltkjøring», noe som igjen gir effektiv brøyting. The great flexibility that is built into the suspension according to the invention means that the plow will follow the ground better so that the clearing result from the plow is better without "double driving", which in turn provides efficient ploughing.

På flere tidligere plogløft har plogene hatt en tendens til å henge på den ene siden når plogen ble løftet. Årsaken til dette var at pendelbevegelsen var utformet som en del av svingfunksjonen på plogen, noe som medførte ustabil pendling. On several previous plow lifts, the plows have tended to hang on one side when the plow was lifted. The reason for this was that the pendulum movement was designed as part of the swing function of the plough, which resulted in unstable oscillation.

Plogopphenget ifølge foreliggende oppfinnelse løser dette fordi det er oppbygget med uavhengige stag satt i system og balansert av et dobbeltvirkende torsjonsstag, pos 3. The plow suspension according to the present invention solves this because it is constructed with independent struts set in a system and balanced by a double-acting torsion strut, pos 3.

For å oppnå forbedret kontroll med bevegelsen av arbeidsredskapet/plogen er det et av hovedpunktene ved opphenget ifølge oppfinnelsen at nedre stag 5 er lengere enn øvre stag 1. Det er således foretrukket at lengdeforholdet mellom øvre stag 1 og nedre stag 5 er slik at øvre stag er kortere enn nedre stag, og foretrukket er nedre stag 5 mellom 1 og 3 ganger lenger enn øvre stag 1, mer foretrukket mellom 1 og 2 ganger lenger enn øvre stag 1, eksempelvis mellom 1 til 2,5 eller mellom 1 til 1,5 så som 1,5, 1,75, 2, eller 2,25 ganger lenger enn øvre stag 1. In order to achieve improved control of the movement of the work tool/plough, one of the main points of the suspension according to the invention is that the lower strut 5 is longer than the upper strut 1. It is thus preferred that the length ratio between the upper strut 1 and the lower strut 5 is such that the upper strut is shorter than the lower strut, and preferably the lower strut 5 is between 1 and 3 times longer than the upper strut 1, more preferably between 1 and 2 times longer than the upper strut 1, for example between 1 to 2.5 or between 1 to 1.5 such as 1.5, 1.75, 2, or 2.25 times longer than upper strut 1.

I figurene og i den ovennevnte redegjørelse for opphengets funksjon i relasjon til en plog, vil det påpekes at plogtypen ikke er av viktighet for oppfinnelsen. In the figures and in the above-mentioned explanation of the suspension's function in relation to a plough, it will be pointed out that the type of plow is not important for the invention.

Claims

1. Suspension for mounting a work tool on a vehicle, which suspension includes: - a mounting frame for attaching the suspension to the vehicle, - a mounting frame (6) for mounting the work tool, - at least two lower arms (5) which are attached at the ends with gel bearings for the attachment frame and the attachment frame respectively, - at least two upper arms (1) which are attached at the ends with gel bearings for respectively the attachment frame and the attachment frame, characterized in that the at least two lower arms (5) are angled inwards from the attachment frame towards the attachment frame (6) and that the at least two upper arms (1) are positioned so that they extend in a direction of travel and are shorter than the lower arms (5) .

2. Suspension according to requirement 1, characterized in that the suspension includes a torsion bar (3) to control the pendulum movement of the attachment frame (6) and to center the work tool when the work tool is lifted from the ground.

3. Suspension according to requirement 1 or 2, characterized in that the suspension comprises a system (4) with a strut which at a first end is attached to the mounting frame in a first attachment and at a second end is attached to the attachment frame (6) in a second attachment so that the strut has a mainly upright position.

4. Suspension according to requirement 3, characterized in that the first attachment is adjustable for regulating the work tool's ground pressure and for controlling the work tool's lifting height when a fixed plow attachment is used.