Traktor mit einem mittels eines Krafthebers hochschwenkbaren Ausleger Die Erfindung bezieht sich auf einen Traktor, wie er als Frontlader schon bekannt ist.
Selbstfahrende Frontlader umfassen, wie be kannt, im allgemeinen einen mit vier gummibereiften Rädern ausgerüsteten Traktor, welcher einen an ihm angelenkten Ausleger trägt, der sich vom Traktor nach vorne erstreckt und an seinem vorderen Ende mit einem Baggerlöffel ausgerüstet ist. Verschiedene Lenker, welche am Traktor gestell, am Ausleger und an dem Löffel angreifen, dienen zur Herbeiführung der verschiedenen Betriebslagen der erwähnten Teile. Der Ausleger, der in der Regel aus zwei an beiden Seiten des Traktors angeordneten Streben besteht, wird mit Hilfe von zwei hydraulischen Huborganen, die jeweils an einer Seite des Traktors angordnet sind und an einer Strebe angreifen, gehoben oder ge senkt.
Diese Huborgane greifen einerends am Trak- törgestell und andernends im mittleren Bereich der Streben gelenkig an, so dass beim Strecken der Hub organe der Ausleger gehoben und bei der Verkür zung der Huborgane der Ausleger gesenkt wird. Beim Ausheben befindet sich der Ausleger in seiner untersten Lage, wobei der Löffel etwa horizontal ge richtet ist, um etwa in der Höhe der Standfläche zu wirken. Der Traktor bewegt sich dann nach vorne, wobei die Schneidkante der Löffel in die auszu hebende Erdmasse eingetrieben wird. Der ausge füllte Löffel muss dann von dieser Erdmasse befreit und in die gehobene Fahrstellung gebracht werden.
Von allen im Betrieb vorkommenden Operationen entsteht die grösste Beanspruchung des hydraulischen Systems beim vollständigen Füllen des Löffels und beim Befreien desselben aus der Erdmasse. Sehr oft reichen die verfügbaren Kräfte gar nicht aus, um diese Operation tatsächlich durchzuführen. Es sind daher schon öfters Vorschläge bekanntgeworden, die eine Erhöhung der beim Befreien des Löffels verfüg- baren Kraft bezwecken, doch sind dabei immer nur umständliche und teure Lösungen entstanden. Wei tere Aspekte dieses Problems sind zufolge der Ein führung von stärkeren Motoren und Antriebsaggre gaten für Frontlader entstanden. Beim Versuch, den Löffel mit erhöhter hydraulischer bzw. Antriebs kraft in eine zähe Masse einzutreiben, ist z.
B. eine gewohnte Erscheinung, dass sich die Hinterräder des Traktors vom Boden abheben, wobei die Vorder räder nach Überwindung der Reibungskraft zwischen Reifen und Standfläche überdrehen. Dabei wird praktisch die ganze Antriebskraft des Motors in Rei bungswärme umgewandelt. Erschwerend wirkt, dass unter schwierigen Arbeitsverhältnissen lediglich das erste, unterste Drittel der gesamten Hubhöhe des Löffels ausnutzbar ist. Zweitens erschwert die üb liche Konstruktion des Traktors und die Anordnung des Führersitzes eine Lösung, bei welcher die von den Huborganen des Auslegers erzeugten Kräfte in- bezug auf den zugeordneten Schwenkradius des Aus legers tangential wirken.
Es ist ferner erwünscht, dass die Auslegerhuborgane nicht allzu lang sind, damit die Bodenfreiheit nicht verringert wird, und doch müssen diese Huborgane lang genug sein, um den Schwenkbereich des Auslegers möglichst gross zu halten und den Aushub auch noch auf verhältnis- mässig hohe Lastwagen abladen zu können. Die An forderungen an den Auslegerantrieb sind in der Fig. 6 in graphischer Form dargestellt worden.
Erwünscht ist ein verfügbares Schwenkmoment M etwa mit dem dargestellten Verlauf, und es ist ein Zweck der Er findung, einen Traktor mit einem Ausleger zu schaf fen, bei welchem die anfängliche Hubkraft am Aus leger wesentlich erhöht ist, also beim Anheben des Löffels anfänglich das maximale, überhaupt verfüg bare Schwenkmoment zur Verfügung steht, wobei der Löffel anschliessend mit Hilfe eines Kraft-Ge- schwindigkeits-Wandlers immer schneller mit immer weniger Kraft weiter angehoben wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes ist in der beiliegenden Zeichnung schema tisch darstellt. Es zeigen Fig. 1 die Seitenansicht eines Frontladers, Fig. 2 im grösseren Masstab eine Einzelheit, aus der Linie 2-2 der Fig. 1 gesehen, Fig. 3 im grösseren Masstab einen Teil des Längsschnittes des in der Fig. 1 dargestellten Front laders, Fig. 4 und 5 den Gegenstand der Fig. 3, jedoch in verschiedenen Betriebsstellungen und Fig. 6 in graphischer Darstellung die in verschie denen Hubphasen verfügbaren Momente.
Der Traktor besitzt ein Fahrgestell 10, das auf einem nicht näher bezeichneten Hinterachsgehäuse sowie auf einem Vorderachsgehäuse 11 abgestützt ist, die ihrerseits auf den Hinterrädern 12 bzw. Vorder rädern 13 abgestützt sind. Ferner besitzt der Traktor ein Motorgehäuse 14, das am hintern Teil des Fahr gestelles angeordnet ist, und einen nach vorne ge kehrten Fahrersitz 15.
Der Ausleger 16 weist zwei Seitenstreben auf, welche jeweils an einer Seite des Traktors angeord net sind und welche jeweils aus zwei im Abstand voneinander angeordneten S-förmigen Platten 17 be stehen, die miteinander mit Hilfe von Stegen 18 starr verbunden sind. An seinem hinteren Ende ist jede Seitenstrebe seitlich vom Führersitz 15 am Traktorgestell angelenkt. und zwar mit Hilfe einer Schwenkachse 19, die sich zwischen der Seitenwan dung des Traktors und einer Platte 21 erstreckt. Der Ausleger 16 erstreckt sich nach vorne über das Vor derachsgehäuse 11, wobei die Seitenstreben zwischen dem Aufbau des Traktors und die Vorderräder 13 hindurchgreifen.
Die Schaufel 22, welche übrigens in bekannter Art und Weise ausgebildet ist, umfasst zwei im Ab stand voneinander angeordnete Seitenwände, welche durch eine Rückwand und durch einen Boden mit einander verbunden sind. Am vorderen Rand des Bodens ist ein Schneidbal_ken 23 angeordnet, welcher sich kurz längs den Seitenwänden der Schaufel er streckt. Die Rückwand der Schaufel besitzt mehrere sich nach hinten erstreckende Stege 24. Das vordere Ende jedes Auslegers ist mit Hilfe von Zapfen 25 an den Stegen 24 der Schaufel angelenkt. Die Zap fen sind dabei am unteren Ende der Stege 24 ange ordnet.
Für das Verschwenken der Schaufel 22 mit Be zug auf den Auslegers<B>16</B> sind an jeder Seite des Trak tors ein hydraulisches Huborgan 26. ein Hebel 27 und ein Lenker 28 vorgesehen. Jedes hydraulische Huborgan 26 ist mit seinem hinteren Ende mit Hilfe eines Gelenkzapfens 30, welcher sich zwischen der Seitenwandung des Traktors und der Platte 21 er streckt, am Traktorgestell angelenkt. Die Kolben stange der hydraulischen Organe 26 ist mit Hilfe eines Zapfens 31 jeweils mit dem einen Ende eines Hebels 27 verbunden. Die Hebel 27 sind mit Hilfe eines zwischen ihren beiden Enden angreifenden Zapfens 32 jeweils zwischen den Platten 17 der Aus legerarme kippbar gelagert. Durch Zapfen 33 ist das andere Ende der Hebel 27 jeweils mit einem Lenker 28 verbunden.
Mittels Zapfen 34 ist das andere Ende der Lenker 28 an einem Steg 24 der Schaufel 22 gelenkig verankert. Die Zapfen 34 sind oberhalb der Zapfen 25 angeordnet. Bei dieser Anordnung wird die Schaufel 22 mittels der Lenker 28 und der Hebel 27 im Uhrzeigersinne verschwenkt, wenn die hydraulischen Huborgane verkürzt werden (vgl. Fig. 1), und umgekehrt erfolgt ein Verschwenken der Schaufel im Gegenuhrzeigersinn, wenn die hydrau lischen Huborgane 26 gestreckt werden.
Durch Strecken der hydraulischen Huborgane 26 wird die Schaufel beim Graben in die gewünschte Wirklage gebracht bzw. zwecks Ausbrechens des Materials nach hinten geschwenkt. Beim Fahren des Traktors mit Aushub befindet sich die Schaufel in der voll kommen zurückgeschwenkten Lage. Die Zapfen 30 befinden sich mit Bezug auf die Zapfen 19 nach vorne und nach unten versetzt, so dass die nach hin ten geschwenkte Schaufel beim Anheben des Aus legers mit Hilfe eines Führungsparallelogramms in dieser Lage geführt und gehalten wird.
Für das Anheben bzw. Senken des Auslegers sind für jede Seitenstrebe desselben ein hydraulisches Huborgan 40, ein Hebel 41 und ein Anschlag 42 vorgesehen. Im folgenden wird lediglich die Einrich tung der einen Seitenstrebe beschrieben. Der Hebel 41 ist leicht abgekröpft und in den Platten 17 auf einem Zapfen 44 kippbar gelagert, welcher zwischen den Hebelarmen 45 und 46 angeordnet ist. Der kür zere Arm 46 ist mittels eines Zapfens 48 mit dem Ende der Kolbenstange des Huborgans 40 gelenkig verbunden. Mit Hilfe eines Zapfens 50 ist der Kopf des Huborgans 40 mit einer Konsole 49 gelenkig ver bunden, welche sich vom Fahrgestell 10 nach unten erstreckt. An der unteren Seite des freien Endes des Armes 46 des Hebels 41 ist eine Stützplatte 52 an geordnet, welche am Anschlag 42 aufliegt, wenn der Ausleger abgesenkt ist.
Der Anschlag 42 ist mit Hilfe von Laschen 53 und Bügeln 54 mit dem Vor derachsgehäuse 11 verbunden. Der Anschlag 42 er streckt sich vom Vorderachsgehäuse 11 nach oben und ist geringfügig nach vorne geneigt. Die obere Fläche des Anschlages 42 ist gekrümmt, um eine leichte Verschiebung des Armes beim Anheben des Auslegers zu ermöglichen. Die obere Fläche des An schlages 42 ist mit einem Verschleissbelag 55 ver sehen. Die Beläge 52 und 55 können aus irgend einem geeigneten Material, beispielsweise aus ge härtetem Stahl, angefertigt sein, wobei sie am Arm 46 bzw. am Anschlag 42 auswechselbar befestigt sind. Der Hebel 41 wirkt mit einem Endanschlag zu sammen, welcher zwischen den Wandungen 17 des Auslegers 16 ein kastenartiges Glied aufweist.
Die ses kastenartige Glied besitzt einen Boden 57 und Endwandungen 58 und 59. Der Boden 57 erstreckt sich zwischen den Platten 17 in einer annähernd horizontalen Ebene, und die Wandung 58 ist am hin teren Ende des Bodens 57 unterhalb des Steges 18 und zwischen den Wandungen 17 angeordnet. Die Wandung 59 ist zwischen den Wandungen 17 ange ordnet, und zwar unterhalb des Steges 18 und am vorderen Ende des Bodens 57. Bei der abgesenkten Lage des Auslegers 16 gemäss der Fig. 1 liegt der Boden 57 an der oberen Fläche des Armes 46 des Hebels 41 auf, welcher seinerseits am Anschlag 42 abgestützt ist (vgl. Fig. 3).
Wird nun der Hebel 41 verschwenkt, um den Ausleger 16 über etwa das ersten Drittel des gesamten Schwenkbereiches zu be wegen, so wird sich die obere Seite des Armes 45 des Hebels 41 an der Wandung 58 abstützen, wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist.
Es versteht sich, dass die Länge der verschiede nen Teile und die Dimensionen der hydraulischen Huborgane 40 auf den Traktor abgestimmt sein müssen, um die in der Fig. 6 dargestellte Wirkungs weise tatsächlich zu ermöglichen. Ohne sich damit einzuschränken, wird eine Anordnung als bevorzugt betrachtet, bei welcher das verfügbare Schwenk moment im ersten Drittel des Auslegerschwenk bereiches etwa zweimal so gross ist als in den übri gen zwei Dritteln. Tatsächlich ist der Kraftbedarf in dem zweiten und dritten Drittel des Schwenkberei ches weniger, da der Aushub im ersten Drittel im allgemeinen schon weggebrochen und die Schaufel dabei freigegeben wird.
Das verfügbare Schwenk moment wird beim Schwenken des Auslegers durch die beiden letzten Drittel des gesamten Schwenk bereiches nach und nach kleiner, weil der wirksame Hebelarm, der vom Zapfen 19 senkrecht zu der Kraftrichtung der Huborgane 40 gemessen wird, sich nach und nach verkleinert.
Bevor nun die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung näher erläutert wird, ist zu bemerken, dass die hydraulischen Huborgane 26 und 40 mit Hilfe geeigneter, nicht näher dar gestellter und an sich bekannter Leitungen, Ventile und Pumpen vom Traktorführer gesondert betätigt werden können. Beim Strecken der Huborgane 40 in der Lage des Auslegers gemäss der Fig. 1 wirken diese zunächst an den Armen 45, wobei sich die Arme 46 an ihren Anschlägen 42 abstützen. Es ver steht sich, dass die am Ausleger wirksame resultie rende Kraft mit Bezug auf die Schwenkzapfen 19 des Auslegers mehr tangential gerichtet ist als die Hub kraft der Huborgane 40.
Dies ist die Folge des Um standes, dass der Vektor der Reaktionskraft an den Anschlägen 42 im wesentlichen etwa vertikal nach oben verläuft. Wenn die hydraulischen Huborgane 40 vollkommen zurückgezogen sind, ist der Ausleger über die Böden 57 und die Arme 46 an den An schlägen 42 des Vorderachsgehäuses 11 abgestützt. Da nun der wirksame Hebelarm des Armes 46 län ger ist als der wirksame Hebelarm des Armes 45, können die hydraulischen Huborgane relativ kurz gehalten werden. Wird die Länge des effektiven Hebelarmes des Armes 46 im Bezug auf den Arm 45 vergrössert, so müssen längere Huborgane Ver wendung finden, soll der Ausleger den gleichen Schwenkbereich durchlaufen können.
Die Länge der hydraulischen Huborgane 40 ist selbstverständlich nicht unbeschränkt, und zwar mit Rücksicht auf die minimal zulässige Bodenfreiheit. Das Versetzen des Zapfens nach hinten, um die Huborgane 40 ohne Beeinträchtigung der Bodenfreiheit verlängern zu können, ist nachteilig, da dann die Hubkraft von der erwähnten, auf die Schwenkzapfen bezogenen tangentialen Richtung stärker abweichen. Mit Bezug auf die Länge des Auslegers 16 und auf die Lage des Zapfens 19 ist zu berücksichtigen, dass die beladene Schaufel beim Fahren des Traktors möglichst nah zu dessen vorderen Ende angeordnet sein soll, um die Gewichtsverlagerung von den hinteren Rädern möglichst klein zu halten.
Es ist ferner erwünscht, die Zapfen 19 am Traktor möglichst weit vorne an zuordnen, und zwar im Interesse der Sicherheit des Fahrers, da bei einer Verlagerung dieser Zapfen weiter nach hinten die Streben des Auslegers mit den Seitenwänden des Traktors eine Art Schere bildet.
Aus der Fig. 4 ist ersichtlich, in welcher Art der Hebel 41 im ersten Drittel des Schwenkbereiches be wegt wird, wobei durch Einzeichnen der Kräfte die Wirksamkeit der Anordnung nachweisbar ist. Sobald die obere Seite des Armes 45 des Hebels 41 an der Wandung 58 aufliegt, wie in der Fig. 4 dargestellt, wird die weitere Streckbewegung des Huborgans 40 das Abheben des Armes 46 von dem Anschlag 42 bewirken. In den beiden letzten Dritteln des Schwenkbereiches, in welchen die Belastung des Traktors kleiner ist als im ersten Drittel, kann die Schwenkbewegung schneller vor sich gehen und durch eine kleinere Kraft bewirkt werden.
Die Rich tung der von den hydraulischen Huborganen 40 er zeugten Kraft weicht während der Bewegung des Auslegers aus der Lage gemäss Fig. 4 in die Lage gemäss Fig. 5 und darüber hinaus von der auf die Schwenkzapfen bezogenen, im wesentlichen tangen- tialen Richtung nicht stark ab, da ja beim Anheben des Auslegers die Huborgane ebenfalls nach hinten verschwenkt werden.
Die Wirkungsweise des übrigen Gestänges braucht nur kurz beschrieben zu werden, da selbst verständlich ein anders geartetes Gestänge ebenfalls ohne weiteres verwendet werden könnte. Werden die hydraulischen Huborgane 26 gestreckt, werden die Hebel 27 um ihre Zapfen 32 im Uhrzeigersinn ver- schwenkt (vgl. Fig. 1), und die Schaufel 22 wird mit tels der Lenker 28 nach hinten gekippt. Nachdem der Ausleger angehoben ist, kann die Schaufel durch Zusammenziehen der Huborgane 26 und bei gleich zeitigem Verschwenken der Hebel 27 im Gegenuhr zeigersinn seinerseits im Uhrzeigersinn umgekippt werden, wobei der Aushub ausgeladen wird.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersicht lich, dass die Erfindung eine einzigartige Anordnung ermöglicht, mit welcher den ungünstigsten Betriebs- verhältnissen begegnet werden kann. Insbesondere erweist sich diese Anordnung als vorteilhaft, wenn die Schaufel 22 in einen Haufen eines zähen Ma terials eingetrieben wurde und wenn die hydrau lischen Huborgane 40 auf den Ausleger 16 eine Hubkraft ausüben, die das Anheben der Hinterräder und das Durchdrehen der Vorderräder verursacht. Die Vorteile erweisen sich aber auch in der Be triebsphase, in welcher die Schaufel bereits über den ersten Teil des gesamten Schwenkbereiches angeho ben wurde und in welcher das Anheben bzw. Durch drehen der Räder aufgehört hat, namentlich indem dann der Ausleger 16 mit progressiver Geschwindig keit angehoben werden kann.