DE4123289A1 - Fahrzeug mit seitlicher abstuetzung des fahrzeugrahmens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer im Fahrzeugrahmen starr integrierten Hinterachse und pendelnd aufgehängter starrer Vorderachse.

Fahrzeuge gattungsgemäßer Art sind für spezielle Einsatzzwecke allgemein geläufig. So finden in der Landwirtschaft Zugmaschinen, Traktoren oder dgl. Verwendung, bei denen die angetriebene Hinterachse starr im Fahrzeugrahmen und am Antrieb integriert ist, so daß abgesehen von einer etwaigen Eigenrota­ tion der Achse keinerlei Relativbewegung zwischen der Achse und dem Fahrzeugrahmen prinzipiell mög­ lich ist. Die räumliche Position des Fahrzeuges ist mit der Hinterachse identisch. Demgegenüber ist die ebenfalls starre Vorderachse am Fahrzeugrahmen um die Fahrzeugmitte pendelnd aufgehängt, so daß Bode­ nunebenheiten, genauer Unebenheiten zwischen der momentanen Standfläche von Vorder- und Hinterachse dadurch ausgeglichen werden, daß die Vorderachse relativ zum in seiner räumlichen Position durch die starre Hinterachse definierten Fahrzeugrahmen be­ wegbar ist. Über eine federnde und damit eine relative Bewegung zulassende Verbindung ist der Fahrzeugaufbau auf dem Fahrzeugrahmen mit dem Fahrwerk befestigt. Bei einer solchen typischen Radaufhängung ist die seitliche Abstützung beim Durchfahren von Bodenu­ nebenheiten mit Hilfe einzelner Räder insbesondere der Hinterachse unbefriedigend, da aufgrund des um die Längsachse durch die Unebenheiten ausgelösten Kippmomentes eines der Vorderräder eine stärkere Belastung erfährt, hierdurch nachgibt und nicht dem Kippmoment entgegenwirkt und abstützende Funktionen ausübt. Aufgrund des häufigen Einsatzes derartiger Fahrzeuge im freien Gelände treten derartige Bean­ spruchungen häufig auf.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Ver­ besserung des Fahrwerks dahingehend zur Aufgabe ge­ macht, daß bei einem Durchfahren von Bodenuneben­ heiten durch ein Hinterrad eine verbesserte seitli­ che Abstützung und Stabilisierung des Fahrzeugrah­ mens eintritt.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Vorderachse auf jeder Seite nach außen zu über einen hydraulischen Zylinder abgestützt ist, deren Zylinderräume über eine Leitung in Verbindung steht, in welcher ein Steuergerät angeordnet ist, durch einen Meßfühler, der die Kippbewegung des Fahrzeugaufbaues um die Fahrtrichtung relativ zum Fahrwerk erfaßt, das Meßsignal an das Steuergerät weitergibt, wel­ ches bewirkt, daß der Durchfluß des hydraulischen Mediums durch die Leitung in der einen Richtung ge­ sperrt wird, und zwar in dem Sinne, daß das in Fahrtrichtung ausgelöste Kippmoment des Fahrzeug­ rahmens eine Abstützung erfährt.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht in der Ab­ stützung des Fahrzeugrahmens über die daran pen­ delnd befestigte Vorderachse.

Funktion und Wirkungsweise werden im folgenden bei­ spielhaft erläutert: Das Fahrzeug fährt mit seinem in Fahrtrichtung ge­ sehen rechten Hinterrad über ein Hindernis, so daß der Fahrzeugrahmen ein Kippmoment in dem Sinne erfährt, daß sich der gesamte Schwerpunkt des Fahr­ zeuges nach links zu bewegt. Hierdurch ergibt sich zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrwerk bzw. Rahmen eine Relativbewegung, die mit Hilfe des Meßfühlers erfaßt wird. Gleichzeitig bewirkt das Kippmoment, daß das linke Vorderrad nach oben, d. h. auf den Fahrzeugrahmen zuschwenken möchte, was zur Voraus­ setzung hätte, daß die Flüssigkeit des linken Ab­ stützzylinders über die Leitung in den rechten ge­ langt. Hier nun greift das über den Meßfühler akti­ vierte Steuergerät ein, welches den Hydraulikfluß unterbindet. Demzufolge behält der linke Hydraulik- Zylinder seine räumliche Position unverändert bei und bewirkt eine Abstützung des Fahrzeugrahmens über das linke Vorderrad. Zur Klarstellung ist dar­ auf hinzuweisen, daß das Steuergerät bei im Bereich der Hinterachse ebenem Boden (Normalzustand) einen Ausgleich der Hydraulikflüssigkeit und damit ein freies Pendeln der Vorderachse zuläßt. Im Ergebnis erhält man ein dem Verkippen des Fahrzeugrahmens durch die im Bereich des rechten Hinterrades als Erhebung ausgebildete Bodenunebenheit entgegenge­ richtete Abstützkraft durch das in der Diagonalen hierzu angeordnete Vorderrad.

Bewegt sich das rechte Hinterrad hingegen durch eine Vertiefung, erfolgt demgegenüber eine Abstüt­ zung des Kippmomentes von rechts durch das rechte Vorderrad.

Die soeben beschriebenen Vorgänge finden bei Über­ fahren einer Bodenunebenheit durch das linke Hin­ terrad auf analoge Weise statt.

Der entscheidende Vorzug der Erfindung ist darin zu sehen, daß in unebenem Gelände der Fahrzeugrahmen und damit das gesamte Fahrzeug wesentlich bessere Fahreigenschaften aufweist, durch Kompensation von Schlägen der Fahrkomfort erhöht wird, dem Fahrer mehr Sicherheit geboten wird, eine präzisere Füh­ rung der Bodenbearbeitungsgeräte erfolgen kann und insgesamt kritische Fahrstrecken besser als bisher bewältigbar sind.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, das Steuergerät so einzustellen, daß auch dann, wenn der Durchfluß des hydraulischen Mediums von einem Zylinder zum anderen im Sinne ei­ ner Abstützung des Fahrzeugrahmens unterbunden wird, ein Durchfluß in die Gegenrichtung jedoch nach wie vor möglich ist. Die vorteilhafte Folge dieser Maßnahme ist, daß ein freies Pendeln der Vorderachse in der Gegenrichtung weiterhin möglich ist. Der Vorderachse wird es erlaubt, die in ihrem Bereich befindlichen Bodenunebenheiten in dem Sinne auszugleichen, daß ein Zufluß des hydraulischen Me­ diums zu dem die Abstützung bewirkenden Zylinder auch während der Abstützphase weiterhin erfolgt. Folglich kann die Pendelachse eine Ausgleichsbewe­ gung beim Durchfahren einer Bodenvertiefung auch bei abgestütztem Vorderrad durch Bewegen der Vor­ derachse vornehmen. Die Folge ist eine weitere Ver­ besserung des Fahrverhaltens.

Zur Verbesserung der Sicherheit in Ausnahmesitua­ tionen ist vorgesehen, in den hydraulischen Leitun­ gen ein Überdruckventil anzuordnen. Extreme Druck­ spitzen könnten beispielsweise dann auftreten, wenn aufgrund der Bodenverhältnisse im Bereich der Hin­ terachse einer der Abstützzylinder aktiviert ist und deshalb der Abfluß des Hydraulikmediums aus diesem Zylinder des Vorderrades unterbunden wird. Wenn nun gleichzeitig dieses Rad über ein Hindernis fährt - normalerweise hätte dies ein Nachgeben des Zylinders und ein Abfließen des Hydraulikmediums zur Folge - treten extreme, auf das Fahrwerk als Schläge wirkende Druckspitzen auf. Um hier die hydraulische Anordnung zu schützen und auch in der­ artigen Extremsituationen ein günstiges Fahrverhal­ ten zu zeigen, wird ein Überdruckventil eingebaut.

Bei extremen Belastungen eines der Räder der Vor­ derachse kann bei gesperrtem Abstützzylinder der Fall eintreten, daß das an der Vorderachse gegen­ überliegende Rad den Bodenkontakt verliert und ab­ hebt. Der Druck des hydraulischen Mediums im Ab­ stützzylinder erreicht dann extreme Werte. Aufgrund der Verschlechterung der Bodenhaftung ist der Ver­ lust des Bodenkontaktes durch eines der Vorderräder unerwünscht. Im Idealfall ist das Überdruckventil so eingestellt, daß dann, wenn eines der Vorderrä­ der im Begriff steht, vom Boden abzuheben, das Überdruckventil öffnet, um den dann im gegenüber­ liegenden Abstützzylinder aufgebauten und einen Ma­ ximalwert annehmenden Druck abzubauen. Die Folge ist, daß beide Vorderräder weiterhin Bodenkontakt beibehalten. Sinkt der Druck daraufhin unter den eingestellten Auslösewert ab, schließt das Ventil und der Abstützzylinder erfüllt weiterhin seine den Fahrzeugrahmen gegen die Vorderachse abstützende Funktion.

Während der Nutzung der Fahrzeuge ändert sich durch Zuladung, bei Schleppern durch Anbau von Bodenbear­ beitungswerkzeugen durch Zuglasten der Istwert der Achslast der Vorderachse. Die Folge ist, daß sich die Druckverhältnisse in den Abstützzylindern und demzufolge auch der ideale Auslösewert des Über­ druckventiles ändert. Eine hohe Achslast der Vor­ derachse bedeutet generell höhere Druckverhältnisse und somit ein Verschieben des Auslösepunktes des Überdruckventiles zu höheren Werten hin. Deshalb wird vorgeschlagen, den Auslösewert des Überdruck­ ventiles in Abhängigkeit von der Achslast der Vor­ derachse einzustellen und entsprechend zu verän­ dern.

Im Hinblick auf die Ermittlung der momentan herr­ schenden Achslast schlägt die Erfindung zwei Metho­ den vor: Im einen Fall wird anstelle des Mittelachsbolzens, der die Vorderachse am Fahrzeugrahmen befestigt, ein elektrischer Kraftmeßbolzen eingesetzt, durch den die Erfassung der Achslast möglich ist. Eine weitere Möglichkeit, die sich bei Schleppern mit Heckhydraulik einsetzen läßt, besteht darin, den Druck im Hubzylinder der Heckhydraulik zu erfassen. Ist der Druck im Hubzylinder sehr hoch, trägt der Schlepper, beispielsweise in Form eines Bodenbear­ beitungsgerätes, ein hohes Heckgewicht, so daß die Vorderachse dementsprechend entlastet wird. Anders ausgedrückt, verschiebt sich der aus Fahrzeug und Hecklast bestehende gesamte Schwerpunkt auf die Hinterachse zu und erzeugt ein die Vorderachse ent­ lastendes Kippmoment.

Nachteilige Folgen der erfindungsgemäßen Verbesse­ rung des Fahrverhaltens könnten bei Fahrten in Schräglage auftreten, da auch bei ebenen Schrägflä­ chen eine durch den Meßfühler erfaßte Relativbewe­ gung zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrzeugrahmen stattfindet. Daraus resultiert eine Abstützung der Vorderräder in dem Sinne, daß die Kippneigung des Fahrzeuges aufgrund der Schräglage weiter verstärkt wird. Um hier Abhilfe zu schaffen, ist weiterhin die Anbringung eines (elektronischen) Lotes zur Er­ fassung der Schräglage vorgesehen, durch welches entweder ein völliges Abschalten der erfindungsge­ mäß vorgeschlagenen Funktionen in der Schräglage vorgenommen wird oder aber eine Abstützfunktion nur auf der Talseite erfolgen kann, in der Gegenrich­ tung jedoch unterbleibt.

In einer Weiterbildung könnte man bei Schräglagen durch ein Gerät bewirken, daß eine seitliche Ab­ stützung erfolgt, indem der Druck des talseitigen Vorderrades einen Mindestwert nicht unterschreiten kann und darf. Die durch die Bodenunebenheiten aus­ gelösten Pendelbewegungen sind dennoch weiterhin möglich.

Die konkrete Realisierung der hydraulischen Verbin­ dungsleitung zwischen den beiden Abstützzylindern der Vorderachse sowie dem zugehörigen Steuergerät steht im Rahmen der Erfindung in weiten Grenzen frei. Eine sich durch Einfachheit im Aufbau aus­ zeichnende Möglichkeit besteht in der Verwendung zweier paralleler Leitungen, in der jeweils ein nur eine Durchflußrichtung zulassendes Ventil, bei­ spielsweise ein Rückschlagventil sowie ein über den Meßfühler betätigtes und einstellbares Absperrven­ til beispielsweise von der Bauart eines Magnetven­ tils angeordnet ist. Letzteres wird aktiviert, um das Abfließen von Hydraulikmedium in bestimmten, durch den Meßfühler erfaßten Situationen zu unter­ binden, so daß der Hydraulikzylinder seine stüt­ zende Funktion ausüben kann.

Sinn und Zweck des Meßfühlers ist die Erfassung von Bewegungen des Fahrzeugaufbaues relativ zum Fahr­ werk um eine in Fahrtrichtung weisende Drehbewe­ gung.

Im speziellen Fall pneumatischer Federungen bietet sich an den Meßfühler dadurch zu realisieren, daß der Druck auf beiden Seiten jeweils erfaßt, mitein­ ander verglichen und das Differenzsignal als Meßsi­ gnal für das Steuergerät verwendet wird. Bei glei­ cher Belastung der pneumatischen Federungen auf beiden Seiten ist die Differenz Null, so daß das Steuergerät nicht aktiviert ist und ein Ausgleich der Hydraulikflüssigkeit zwischen den beiden Zylin­ dern der Vorderachse möglich ist. Andernfalls wird in Abhängigkeit vom Vorzeichen der Druckdifferenz der Abfluß des hydraulischen Mediums von einem der beiden Abstützzylinder der Vorderachse unterbunden.

Eine andere Möglichkeit der Realisierung des Meß­ fühlers kann dadurch erfolgen, daß ein Sensor, der starr mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist, sich innerhalb eines mit dem Fahrzeugaufbau in Verbin­ dung stehenden Behältnisses befindet und die Rela­ tivbewegung und hier allerdings nur die Drehbewe­ gung um die Längsachse erfaßt und als Meßsignal weitergibt. Der das Meßsignal ergebende Abstand zwischen Behälter und Sensor kann auf unterschied­ liche Art und Weise beispielsweise auf mechanischem oder aber auch kapazitivem Weg o. ä. erfaßt werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert wird.

Die Zeichnung zeigt in prinzipienhafter Darstellung die Vorderansicht eines Traktors, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau gebildet wird und durch die starre Vorderachse (1), die mittig am Fahrzeugrah­ men (2) über eine pendelnde Aufhängung (3) ange­ bracht ist. Demzufolge kann sich die Vorderachse (1) relativ zum Fahrzeugrahmen um eine durch die Aufhängung (3) in Fahrtrichtung verlaufende Achse entsprechend den momentanen Bodenunebenheiten bewe­ gen. Die soeben beschriebenen Merkmale sind allge­ mein geläufig.

Durch die Erfindung wird erstmalig vorgeschlagen, an jeder Seite der Vorderachse (1) jeweils einen Zylinder (4) anzubringen, durch den eine Beeinflus­ sung der Bewegung der Vorderachse in ihrer Pendel­ bewegung grundsätzlich möglich wird. Die Zylinder (4) stützen sich am Fahrzeugrahmen (2) ab und enden im spitzen Winkel auf der Vorderachse (1).

Beide Zylinder (4) sind über Leitung (5) miteinan­ der verbunden, so daß das hydraulische Medium aus dem einen Zylinder in den Zylinderraum des anderen gelangen kann. In der Leitung (5) ist ein Steuerge­ rät angeordnet, das entsprechend den Signalen eines hier nicht gezeigten Meßfühlers die Ausgleichsströ­ mung zumindest in einer Strömungsrichtung zwischen beiden Zylindern (4) dann unterbindet, wenn die Vorderachse (1) eine Abstützung des Fahrzeugrahmens (2) und damit auch des Fahrzeuges insgesamt ausüben soll.

Im Ergebnis erhält man eine wesentliche Verbesse­ rung der Fahrsicherheit, Fahreigenschaften und eine präzise Führung der Bodenbearbeitungsgeräte.

Claims (12)

1. Fahrzeug mit einer im Fahrzeugrahmen starr inte­ grierten Hinterachse und pendelnd aufgehängter starrer Vorderachse, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderachse auf jeder Seite nach außen zu über einen hydraulischen Zylinder abgestützt ist, deren Zylinderräume über eine Leitung in Verbindung steht, in welcher ein Steuergerät angeordnet ist, durch einen Meßfühler, der die Kippbewegung des Fahrzeugaufbaues um die Fahrtrichtung relativ zum Fahrwerk erfaßt, das Meßsignal an das Steuergerät weitergibt, wel­ ches bewirkt, daß der Durchfluß des hydraulischen Mediums durch die Leitung in der einen Richtung ge­ sperrt wird, und zwar in dem Sinne, daß das in Fahrtrichtung ausgelöste Kippmoment des Fahrzeug­ rahmens eine Abstützung erfährt.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß auch dann, wenn der Durchfluß des hydrau­ lischen Mediums von einem Zylinder zum anderen im Sinne einer Abstützung des Fahrzeugrahmens unter­ bunden wird, ein Durchfluß in die Gegenrichtung je­ doch nach wie vor möglich ist.

3. Fahrzeug nach Anspruch l oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den hydraulischen Leitungen ein Überdruckventil angeordnet ist.

4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß sich beim Abheben eines der Vorderräder vom Boden das Überdruckventil öffnet.

5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Auslösewert des Überdruckventils in Abhängigkeit von der Achslast der Vorderachse un­ terschiedlich eingestellt wird.

6. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Achslast ein anstelle des Mittelachs­ bolzens eingesetzter Kraftmeßbolzen erfaßt.

7. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druck im Hubzylinder der Heckhydraulik das Maß für die Achslast der Vorderachse ist.

8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche l bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anbringung eines (elektronischen) Lotes zur Erfassung der Schräglage vorgesehen ist, durch welches entweder ein völliges Abschalten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Funktionen in der Schräglage vorgenommen wird oder aber eine Abstützfunktion nur auf der Talseite er­ folgen kann, in der Gegenrichtung jedoch unter­ bleibt.

9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß eine seitliche Abstützung erfolgt, indem der Druck des talseitigen Vorderra­ des einen Mindestwert nicht unterschreiten kann und darf.

10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ge­ kennzeichnet durch die Verwendung zweier paralleler Leitungen, in der jeweils ein nur eine Durchfluß­ richtung zulassendens Ventil sowie ein über den Meßfühler betätigtes und einstellbares Absperrven­ til angeordnet ist.

11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß bei pneumatischer Fede­ rung der Druck auf beiden Seiten jeweils erfaßt, miteinander verglichen und das Differenzsignal als Meßsignal für das Steuergerät verwendet wird.

12. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Sensor, der starr mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist, sich innerhalb eines mit dem Fahrzeugaufbau in Verbindung stehen­ den Behältnisses befindet und die Relativbewegung, insbesondere die Drehbewegung um die Längsachse er­ faßt und als Meßsignal weitergibt.