DE2715247C2

DE2715247C2 - Fahrgestellkonstruktion für ein geländegängiges Fahrzeug mit Knicksteuerung

Info

Publication number: DE2715247C2
Application number: DE2715247A
Authority: DE
Inventors: Ahti Ilmari Tampere Ahonen
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1976-04-12
Filing date: 1977-04-05
Publication date: 1982-10-07
Also published as: DE2715247A1; SE436410B; SE7704106L; BR7702291A; CA1119639A; FI760992A; FR2348095A1; FR2348095B1; FI53425C; FI53425B; US4099733A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrgestellkonstruktion für ein geländegängiges Fahrzeug mit Knicksteuerung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ursprünglich waren die Fahrgestellkonstruktionen von Geländefahrzeugen, wie z. B. von Forstschleppern, vollkommen ungefedert, wobei die Bereifung das einzige federnde Bauteil bildete. Das dynamische Fahrverhalten derartiger Fahrzeuge war deshalb sehr schlecht.

Die DE-PS 9 37 507 zeigt eine Fahrgestellkonstruktion dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gemäß, bei der eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die die gegenseitige Verdrehung der Fahrzeugteile um die horizontale Längsachse abgefedert ist Diese Abfederung erfolgt über eine zylinderförmig ausgebildete Torsionsfeder, die mit ihren jeweiligen Außen- bzw. Innenmantelflächen kraftschlüssig mit den zu verbindenden Fahrzeugteilen in Berührung steht Diese Federung hat insbesondere den Zweck, die vom Motor ausgehenden Schwingungen zu dämpfen.

Die aus der DE-PS 9 37 507 bekannte Torsions-Feder-Dämpfungseinrichtung ist lediglich in der Lage, Drehschwingungen mit geringer Amplitude zu däVnpfen. Eine Abfederung der durch die geländebedingte Verdrehung der Fahrzeugteile gegeneinander hervorgerufenen Schaukelbewegungen des Fahrzeugs und damit beispielsweise der Fahrerkabine ist mit dieser bekannten Fahrgestellkonstruktion nicht möglich. Weil di.~ bei der bekannten Fahrgestellkonstruktion Anwendung findenden Laufradgestelle überhaupt nicht abgefedert werden, wirken sich die vertikalen und Drehbeschleunigungen der Fahrzeugteile äußerst negativ auf das Fahrverhalten und damit auch auf den Fahrkomfort der mit dieser Gestellkonstruktion ausgestatteten Fahrzeuge aus.

Es ist in der SE-OS 3 70 911 eine federnde Radaufhängung für die Laufradgestelle zweier über eine vertikale Gelenkachse verbundener Fahrzeugteile gezeigt Die in dieser Druckschrift gezeigte Abfederung kann auf eine gegenseitige Verdrehung der beiden Fahrzeugteile um eine horizontale Längsachse keinerlei Einfluß nehmen und damit auch nicht zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe beitragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrgestellkonstruktion nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß mit ihr die durch Kipp- und Vertikalbewegungen der Fahrzeugteile hervorgerufenen Beschleunigungen des Fahrerhauses wirksam gedämpft werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden

Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprü'hen 2 bis 5 zu entnehmen.

Erfindungsgemäß kann erstmals gezielt auf die um die horizontale Gelenkachse erfolgende Relativbewegung zwischen den beiden Fahrzeugteilen Einfluß genommen werden. Durch die Unabhängigkeit der Laufradgestelle können diese über ihre hydropneumatische Abstützung Bodenunebenheiten ohne wesentliche Querneigung des Fahrerhauses ausgleichen, wobei die noch verbleibende Querneigung durch entsprechendes Gegensteuern durch die auf das gegenseitige Verdrehen der Fahrzeugteile wirkende hydropneumatische Federung aufgehoben bzw. kompensiert wird.

Mit der Weiterbildung gemäß Unteranspruch 2 ergibt sich mit einfachen schaltungs- bzw. konstruktionstechnisehen Maßnahmen eine Fahrgestellkonstruktion, die für das vordere Fahrzeugteil eine Dämpfungscharakteristik liefert, die mit der eines gewöhnlichen Nutzfahrzeugs vergleichbar ist.

Mit der Weiterbildung gemäß Unteranspruch 3 wird der schaltungstechnische Aufwand zur Realisierung des erfindungsgemäßen Dämpfungsverhaltens minimiert.

Insbesondere dann, wenn das hintere Fahrzeugteil schwere Lasten aufnehmen muß, ist es zur Verwirklichung eines in schwierigem Gelände zuverlässigen und betriebssicheren Fahrverhaltens zweckmäßig, die Laufradgestelle 12 gemäß Unteranspruch 4 ungefedert am hinteren Fahrzeugteil zu befestigen. Das Vermindern der Beschleunigungen und der dynamischen Kräfte des

Geländefahrzeugs ist im Vergleich mit herkömmliehen Typen beträchtlich (10 .., 70%). Da die Federung Bewegungsamplituden in einigen Fällen erhöht, kann die Gefahr des Umkippens des geladenen Schleppers zunehmen. Deswegen ist eben eine Federung der Hinterachse nicht vorteilhaft

Die Weiterbildung gemäß Unteranspruch 5 hat den besonderen Vorteil, daß im statischen Zustand keine Kräfte an den Befestigungen der Drehfederungseinrichtung an den G ehä:i;eteilen auftritt.

Neben den vorstehend beschriebenen Vorteilen der Erfindung ergibt sich mit dem Anmeldungsgegenstand der weitere zusätzliche Vorteil, daß durch die neue Fahrgestellkonstruktion die Beanspruchung des Fahrgestells des Fahrzeugs verringert, dabei jedoch die Gefahr des Umkippens dieses Fahrzeugs auch in schwierigem Gelände nicht erhöht ist

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schemaiischer Seitenansicht ein Geländefahrzeug mit einer abgefederten Fahrgcstcükonsiruktion,

F i g. 2 die Federung der Vorderräder des Fahrzeuges in schematischer Darstellung,

F i g. 3 das horizontale, zwischen den vorderen und hinteren Fahrzeugteilen befindliche Gelenk gemäß Fig. 1 und die Details des daran befindlichen Federungssystems iim Vertikalschnitt gemäß der Linie IU-IlI in Fig.4,

F i g. 4 das Gelenk gemäß F i g. 3 von oben,

F i g. 5 eine gemeinsame Kupplung des zwischen den vorderen und hinteren Fahrzeugteilen befindlichen horizontalen Gelenks und der Federung für die vorderen Laufradgestelle, und

Fig.6 und 7 einen an dem horizontalen Gelenk befindlichen hydraulischen Zylinder in schematischer Darstellung, wobei F i g. 6 einen Schnitt gemäß der Linie IV-JVin Fig. 7darstellt.

Das Gestell des in den Figuren dargestellten Geländefahrzeuges weist zwei Fahrgestelle auf, nämlich ein vorderes Fahrgestell 1 und ein hinteres Fahrgestell 2, die um eine vertikale Achse 3 und um eine horizontale Achse 4 drehbar aneinander befestigt sind. Eine Anordnung dieser Art ist an sich bekannt.

Das vordere Fahrgestell 1 weist ein Fahrerhaus 5 auf, worin die Bedi'Enungselemente des Schleppers angeordnet sind. An dem vorderen Fahrgestell sind weiter ein Motor 6 und ein Getriebe 7 angebracht. Die Vorderräder 20 des Fahrzeuges sind an Stützhebeln 9 gelagert, die an ihrem vorderen Ende an der Stelle 8 mit dem vorderen Fahrgestell 1 des Fahrzeuges durch ein Gelenk verbunden sind. Es ist weiter mit jedem der auf den beiden Seiten des Fahrzeuges befindlichen Stützhebel 9 jeweils eine Kolbenstange 15 eines Federzylinders 10a bzw. 106 einer hydropneumatischen Federung 10 verbunden. Die Federzylinder 10a und 106 sind mit geeignetem Druckfluid gefüllt und in der aus Fig.2 ersichtlichen Weise durch ein Verbindungsrohr 19 jeweils mit einem eigenen Druckbehälter 16a bzw. 166 verbunden. Die Verbindungsrohre 19 weisen jeweils ein regulierbares Drosselventil 17 auf, mit dessen Hilfe die Dämpfung der hydropneumatischen Federung 10 gewünscht einstellbar ist. Die Verbindungsrohre 19 weisen weiter ein Ventil 14 (F i g. 2) auf, mit dessen Hilfe die Federzylinder lOaurtd 106 so miteinander kuppelbar sind, daß sie wie bekannte mechanische Pendel arbeiten. Die auf den beiden Seiten v.'es Fahrzeuges befindlichen Federzylinder 10a und 106 können selbständig und jeder für sich arbeiten. Das Ventil 14 weist auch eine Stellung auf, bei der die Zylinder 10a und 106 in einer gewünschten Stellung abgeschlossen werden können; dies kann zum Beispiel dann angebracht sein, wenn sich im Fahrzeug Arbeitsmaschinen befinden oder während des Antriebs des Laders zur Erhöhung der Stabilität oder unter anderen besonderen Betriebssituationen. Ein dem hydraulischen System angehörendes Ventil ist mit

ίο dem Bezugszeichen 18 bezeichnet

Wie bereits erwähnt, sind das vordere Fahrgestell 1 und das hintere Fahrgestell 2 durch ein Vertikalgelenk miteinander verbunden, an dem in an sich bekannter Weise die Drehungszylinder angebracht sind, soweit das Fahrzeug knickgelenkt ist

Zwischen dem vorderen Fahrgestell 1 und dem hinteren Fahrgestell 2 befindet sich außerdem ein horizontales Gelenk (Achse 4), das mit einem hydropneumatischen Federungssystem versehen ist Ein Ausführungsbeispiel dessen geht aus den F i g. 3 und 4 hervor. Diese zeigen zu den Federun' ,elementen des Systems gehörende Federzylinder 21 bzw. entsprechend wirkende, mit einem Gasdruckspeicher versehene hydraulische Zylinder. Die Zylinder 21 sind zwischen horizontalen Hebeln 22 und 23 angeordnet, von denen der eine 22 an einem an der Achse 3 befindlichen Bauteil und der andere 23 am hinteren Fahrgestell bzw. Fahrzeugteil 2 befestigt ist.

Die guten Federungseigenschaften der dargestellten Fahrgestellkonstruktion beruhen auf der: Zusammenwirken der Federungselemente 10 und der an der horizontalen Achse 4 befindlichen Federungselemente (Zylinder 21). Durch die Bemessung der Federungselemente wird angestrebt, daß das seitliche Schaukeln des vorderen Fahrgestelles bzw. Fahrzeugteiles auf ein Minimum reduziert ist. Zum Beispiel tritt dieses günstige Zusammenwirken bei einem Fahrzeug mit vier Rädern insbesondere dann auf, wenn die Federungssysteme der Vorderräder 20 und des horizontalen Gelenks (Achre 4) im Verhältnis zueinander so bemessen sind, daß das Verdrehen zwischen den beiden Fahrgestellen bzw. Fahrzeugteilen 1 und 2 gleich dem Verdrehen zwischen dem vorderen Fahrgestell und der die Vorderräder verbindenden gedachten Achse ist.

Wie aus F i g. 1 am besten hervorgeht, weist das hintere Fahrgestell bzw. Fahrzeugteil 2 ein Bauteil zur Aufnahme einer Last bzw. einer Arbeitsmaschine oder dgl. und ein Achsensystem mit Übertragungsvorrichtungen für Leistung auf. Zu diesem Zweck sind mittels eines

so Gelenks 13 auf beiden Seiten des hinteren Fahrgestells 2 Radgestelle 12, die Räder 11 aufweisen, am hinteren Fahrgestell 2 befestigt Zur Erzielung einer günstigen Federung des Fahrzeuges werden die Hinterräder 11 oder die Radgestelle 12 an dem hinteren Fahrgestell ungefedert befestigt.

Die Anordnung des hydropneumatischen Fiderungssystems an den Vorderrädern 20 des Fahrzeuges erlaubt auf einfache Weise eine stufenlose Reguliermöglichkeit der Bodenfreiheit des Fahrzeuges. Die oben erwähnten StUtzhebel 9 sind kastenbalkenförmig ausgebildet, wobei in ihrem Inneren die Kraftübertragungselemente untergebracht sind, die die Zugkraft auf die Vorder^räder 20 übertragen.

Eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstands unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen darin, daß oic federnde Abstützung der Stützhebel des Fahrzeuges nicht unabhängig voneinander durchgeführt ist. Es sind vielmehr die hydraulisch-

pneumatischen Federungszylinder 10a und 106 - wie z. B. nach Verschieben des Ventils 14 gemäß F i g. 2 nach rechts — miteinander gekoppelt, wobei das Vorderteil des Achsensystems als mechanisches Pendel so arbeitet, daß das Federungssystem eine widerstandsfreie Drehung des vorderen Fahrgestelles 1 um die Längsachse gegenüber den Vorderrädern ermöglicht. In diesem Falle muß das zwischen den beiden Fahrgestellen 1 und 2 befindliche horizontale Gelenk z. B. durch Anwendung von an sich bekannten Befestigungen bzw. Sperreinrichtungen (nicht dargestellt) starr gehalten werden.

Die hydraulisch-pneumatischen Federungssysteme der Vorderräder 20 bzw. des vorderen Laufradgestells und des horizontalen Gelenks können auch zu einer gemeinsam arbeitenden Einheit z. B. in der aus den F i g. 5, 6 und 7 ersichtlichen Weise gekuppelt bzw. zusammengeschaltet sein, wobei ein Zylinder 26 mit einer durchgehenden Kolbenstange 27 versehen ist, die ihrerseits T¹'· Hilfe vnn Befestigungen 24 und 25 einerseits an dem hinteren Fahrgestell 2 und andererseits an dem an der Achse 3 befindlichen Bauteil befestigt sind.

Bei dem in den F i g. 5, 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel verursacht eine Bewegung der Kolbenstange 15 (Drehung der gedachten Achse) ein Drehen des vorderen Fahrgestells 1 gegenüber dem hinteren Fahrgestell 2. Das Drehen des hinteren Fahrgestells 2 gegenüber dem vorderen Fahrgestell 1 verursacht entsprechend eine entgegengesetzte Bewegung der Kolbenstange 15 (Drehen der gedachten Vorderachse).

Durch Bemessung der Zylinder der Federung 10 und der Zylinder 26 wird die gewünschte Abhängigkeit der Drehungen voneinander erhalten. Da die Gasdruckspeicher (Druckbehälter I6a bzw. lötyund die Drosselventile 17 dem System angehören, werden die Drehbewegungen und die Vertikalbewegung des vorderen Fahrgestells 1 federnd erhalten.

Da bei der in F i g. ^ri. 6 und 7 dargestellten Ausführung der im statischen Zustand vorhandene Druck des hydraulischen Fluids auf die beiden Seiten des Kolbens

π 29 des Zylinders 26 gleich hoch ist, treten an den Befestigungen 24 und 25 hierbei keine Kräfte auf. Durch ein Ventil 28 kann man das System - zum Beispiel für die Zeit während der Beladung bzw. der Verwendung von möglichen Arbeitsmaschinen, oder unter anderen entsprechenden Sonderbetriebssituationen — in einer gewünschten Stellung abschließen bzw sperren.

Die beschriebenen pneumatischen und hydraulischpneumatischen Federungselemente (Zylinder 10a und \0b) können auch durch Blattfedern, die ebenfalls leicht zu montieren sind, ersetzt werden. Wegen der Reibungsdämpfung der Blattfedern mag hierbei die Verwendung von Stoßdämpfern nicht nötig sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fahrgestellkonstruktion für ein geländegängiges Fahrzeug mit Knicksteuerung, bei dem zwei je ein Fahrgestell bildende Fahrzeugteile um eine vertikale Achse schwenkbar und um eine horizontale Achse gegeneinander gegen Federwiderstand verdrehbar miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Fahrgestell (1) auf jeder Seite je ein selbständiges Laufradgestell aufweist, das in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Stützhebels (9) an das Fahrgestell (1) angehängt und durch eine den Stützhebel (9) gegen das Laufradgestell stützende hydropneumatische Federung (10) abgefedert ist und daß der Federwiderstand gegen Verdrehen durch eine hydropneumatische Federung (Zylinder 21 bzw. 26) bestimmt ist, die in Abhängigkeit von der hydropneumatischen Federung am vorderen Fahrgestell (1) festgelegt ist

2. Fahrgestellkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydropneumatischen Federungen (10) der Laufradgesteüe des vorderen Fahrgestells (1) miteinander koppelbar sind, und die hydropneumatische Federung (Zylinder 21 bzw. 26) der horizontalen Achse (4) sperrbar ist.

3. Fahrgestellkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydropneumatischen Federungen der Laufradgestelle des vorderen Fahrgestells (1) und der horizontalen Achse (4) zu einer gemeinsam arbeitenden Einheit zusammenschaltbar sind.

4. Fahrgestc-Hkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das hintere Fahrzeugteil ein Bauteil zum Anordnen der Last, einer Arbeitsmaschine oder dergl. und ein Achsensystem mit einer Leistungs-Übertragungseinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterräder (11) oder die Laufradgestelle (12) ungefedert am hinteren Fahrzeugteil (2) befestigt sind.

5. Fahrgestellkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Gelenk der horizontalen Achse (4) ein mit einer durchgehenden Kolbenstange (27) versehener hydraulischer Zylinder (26) befindet, der auf der einen Seite seines Kolbens (29) mit einem Federzylinder (10a bzw. iOb) des einen Vorderrades (20) und mit einem Gasdruckbehälter (16a^ und auf der anderen Seite seines Kolbens (29) in analoger Weise mit einem Federzylinder des anderen Vorderrades (20) und mit dem Gasdruckbehälter (166,) verbunden ist.