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Title:
DEVICE AND METHOD FOR ADJUSTING THE WHEEL CAMBER OF UTILITY VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/091947
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device and a method for adjusting the wheel camber of utility vehicles, in particular wheeled construction vehicles, using a camber cylinder (4). Said device comprises at least one axle support (3) that is mounted to oscillate on a vehicle frame (1), a camber rod (2) and two wheel pivot pins (5) that can be controlled by means of the camber cylinders (4). One axial end of the camber cylinder (4) is fixed to the vehicle frame (1) without interaction with the axle support (3) and the other axial end of the camber cylinder (4) is fixed to the wheel pivot pin (5) of the utility vehicle. When the axle support (3) oscillates, the angle $g(a) (8) between the wheel pivot pin (5) and the camber cylinder (4) is adjusted automatically in such a way that the front wheels (6) remain in a perpendicular position, irrespective of the inclination of the terrain.

Inventors:
Damm, Jürgen (Pfarrer Theile Strasse 27, Berlin, 13591, DE)
Application Number:
PCT/DE2004/000610
Publication Date:
October 28, 2004
Filing Date:
March 25, 2004
Export Citation:
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Assignee:
O & K ORENSTEIN & KOPPEL GMBH (Staakener Strasse 53-63, Berlin, 13581, DE)
Damm, Jürgen (Pfarrer Theile Strasse 27, Berlin, 13591, DE)
International Classes:
B60G7/00; B60G9/02; B60G17/019; B60G21/00; (IPC1-7): B60G17/015; B60G7/00; B60G9/02; B60G21/00; B62D9/02
Foreign References:
US3398808A
CH586621A5
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Description:
Vorrichtung und Verfahren zur Radsturzverstellung bei Nutz- fahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Radsturzver- stellung bei Nutzfahrzeugen, insbesondere bei beräderten Baumaschinen, mit denen Erd-und Planierarbeiten, vor allem im Straßen-und Wegebau sowie bei der Freiflächengestaltung, durchgeführt werden.

Mit der Tendenz zu höheren Fahrgeschwindigkeiten und höherer Produktivi- tät sowie mehr Komfort bei Baumaschinen, insbesondere bei Gradern, rückt die zur Fahrstabilität beitragende Kinematik des Fahrwerks bei Lastwechseln, Kurvenfahrten und Erdarbeiten mit quer zur Fahrtrichtung wirkenden Bela- stungen in den Mittelpunkt weiterer Entwicklungen.

Gekennzeichnet ist das Fahrwerk bei Gradern, insbesondere durch den Radstand, die Spurweite, des Verhaltens von Vorspur und Sturz und weiteren signifikanten Kenngrößen.

Dem Sturz, respektive die relative Neigung der Radebene gegen die Senk- rechte der Fahrbahn, kommt beim Spurhalten und Lenken eine besondere Be- deutung zu, da ein negativer Sturz die übertragbare, quer zur Fahrtrichtung wirkende Kraft um die durch den Sturz hinzugewonnene Kraft erhöht. Der Sturz hat des Weiteren Bedeutung bei der Verringerung des Lenkkreises der Baumaschine und des Reifenverschleißes sowie der Ausrichtung der Vorder- räder nach dem Einpendeln der Vorderachse bei wechselndem Geländeprofil.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die Sturzverstellung manuell in Abhängigkeit der Neigung des Geländes mittels eines hydraulischen Sturzzy- linders erfolgt. Für vorgenannte Erd-und Planierarbeiten werden üblicherwei- se Grader eingesetzt, die eine pendelnd gelagerte Vorderachse und eine starr mit dem Fahrzeugrahmen verbundene Hinterachse aufweisen. Da beim Ein- spuren in das unebene Gelände zuerst die Vorderachse belastet wird, erfolgt zur Ausrichtung der Vorderräder gegenüber dem Gelände eine manuelle Sturzverstellung, wobei beide Räder in der gleichen Richtung gleichermaßen geneigt sind.

Da der Sturzzylinder zwischen einer Radzapfeneinheit und einem an der Vor- derachse bzw. an einem Element der Vorderachse, der Achsbrücke, angeord- neten Befestigungselement eingebaut und gegebenenfalls vorgespannt ist, verbleibt der Sturzwinkel in einer zuvor eingestellten Position, unabhängig von der zu passierenden Geländeneigung. Der Sturzwinkel ist demnach kon- stant, und die mit der pendelnd gelagerten Achsbrücke über Gelenke verbun- denen Radzapfeneinheiten und die Sturzstange wirken bei einer Pendelung der Achsbrücke statisch. Die Stellung der Radzapfeneinheiten zur Achsbrük- ke bzw. zur Sturzstange ist unverändert, wobei Radzapfeneinheiten, Achs- brücke und Sturzstange bei einem Null-Sturzwinkel ein Rechteck ergeben, wobei dessen Schmalseiten, also die Radzapfeneinheiten, bei jeder Pendelung der Achsbrücke senkrecht zum Gelände ausgerichtet sind.

Damit ergeben sich wesentliche Nachteile in Bezug auf die Lenkfähigkeit so- wie beim Spurhalten des Graders.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Radsturzverstellung zu entwickeln, mit denen eine einfachere selbsttätige Radsturzverstellung im geneigten Gelände realisiert werden kann.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Vorrichtung zur Radsturzverstel- lung gemäß der Patentansprüche 1 und 3 und des Verfahren zur Radsturzver- stellung gemäß Patentanspruch 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der Beschreibung und den Zeichnungen enthalten und Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur Radsturzverstel- lung bei Nutzfahrzeugen mit einem Sturzzylinder eine an einem Fahrzeu- grahmen pendelnd gelagerte Achsbrücke, eine Sturzstange und eine mittels des Sturzzylinders steuerbare Radzapfeneinheit aufweist, wobei ein axiales Ende des Sturzzylinders ohne Wirkverbindung zur Achsbrücke am Fahrzeug- rahmen und das andere axiale Ende des Sturzzylinders an der Radzapfenein- heit des Nutzfahrzeugs befestigt ist.

Dadurch wird erreicht, dass der Sturzzylinder von der Achsbrücke entkoppelt ist und damit unabhängig von der Pendelung der Achsbrücke wirkt. Eine Pendelung der Achsbrücke wird üblicherweise durch das Überfahren von ge- neigtem Gelände verursacht.

Die Sturzstange, die Radzapfeneinheiten und die Achsbrücke sind über Ge- lenke als gemeinsame Einheit miteinander verbunden. Die Befestigung dieser Einheit am Fahrzeugrahmen erfolgt über die Achsbrücke und der am Fahr- zeugrahmen angeordneten Aufhängung. Diese Aufhängung gestattet eine Drehbewegung bzw. Pendelung der Achsbrücke und wird in der Praxis nur durch Anschläge am Fahrzeugrahmen sinnvoll begrenzt.

Die Sturzwinkelverstellung wird üblicherweise durch einen Sturzzylinder realisiert, der manuell bedienbar und damit ein-und ausfahrbar ausgebildet ist. Die Sturzwinkelverstellung bewirkt, dass beide Fahrzeugräder gegenüber der Vertikalen zum Gelände gleichermaßen geneigt werden. Diese manuelle Sturzwinkelverstellung findet ihre Berechtigung dann, wenn die Fahrzeugrä- der entgegen der Scharseitenkräfte angestellt werden müssen.

Dadurch, dass der Sturzzylinder an einem axialen Ende am Fahrzeugrahmen befestigt ist, kann sich die aus Sturzstange, Radzapfeneinheiten und Achs- brücke bestehende Einheit durch die Gelenke bei geneigtem Gelände von ei- nem anfänglichen Rechteck zu einem Rhomboid verschieben. Dabei sind die Radzapfeneinheiten stets senkrecht ausgerichtet, währenddessen die Sturz- stange und die Achsbrücke gemeinsam parallel zum geneigten Gelände aus- gerichtet sind. Die parallel zu den Fahrzeugradebenen angeordneten Radzap- feneinheiten bewirken, dass die Fahrzeugräder in senkrechter Position ver- bleiben, womit die Lenkeigenschaften der Baumaschine, insbesondere des Graders, gegenüber dem Stand der Technik, respektive einer starren Aufhän- gung, wesentlich verbessert werden konnten.

Mit der erfindungsgemäßen Befestigung des Sturzzylinders steht zusätzlich zu den gelenkig gelagerten Radzapfeneinheiten, der Sturzstange und der Achs- brücke ein weiteres Gelenk zu Verfügung, womit eine gegenläufige Vertikal- verschicbung der Radzapfeneinheiten ermöglicht wird. Die Radzapfeneinheit, die mit dem Sturzzylinder verbunden ist, wird direkt durch den Sturzzylinder und die über die Sturzstange gekoppelte zweite Radzapfeneinheit indirekt bewegt.

Während dieser gegenläufigen Vertikalverschiebung der Radzapfeneinheiten verändert sich der Winkel zwischen dem Sturzzylinder und der Radzäpfen- einheit, im Folgendem als Winkel a bezeichnet, wobei die Winkeländerung dem sich einstellenden Sturzwinkel der Fahrzeugräder identisch ist.

Der Weg des Erfindungsgedankens wird auch dann nicht verlassen, wenn an- stelle des verstellbaren Sturzzylinders ein starr ausgebildetes Verbindungs- element zwischen Radzapfeneinheit und Fahrzeugrahmen angeordnet ist. Da auch dieses Verbindungselement mit einem axialen Ende am Fahrzeugrahmen befestigt ist, bilden die Achsbrücke, die Radzapfeneinheiten und die Sturz- stange für den Fall des geneigten Geländes einen Rhomboid.

Dadurch, dass in diesem Fall nunmehr keine manuelle Sturzverstellung durch den fehlenden Sturzzylinder realisiert werden kann, vermindert sich offen- sichtlich die Funktionalität dieses Verbindungselements. Bei vielen Anwen- dungsfällen ist die Kinematik des Fahrwerks des Fahrzeugs jedoch in der La- ge, eine für das entsprechende Fahrverhalten begünstigte selbsttätige Radsturzverstellung vorzunehmen. Der verminderten Funktionalität der Ver- bindungselemente stehen allerdings eine nicht zu unterschätzende Kostenre- duktion, bezogen auf die Einsparung des Sturzzylinders, des hydraulischen Steuerventils, der zugehörigen Regeleinrichtungen und der Hydraulikschläu- che, deutlich entgegen.

In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform ohne Sturzzylinder kann anstelle der die beiden Radzapfeneinheiten verbindende Sturzstange ein zweites starr ausgebildetes, dem ersten Verbindungselement identisches Ver- bindungselement zwischen der zweiten Radzapfeneinheit und dem Fahrzeu- grahmen angeordnet sein. Damit stehen die Achsbrücke, die beiden Radzap- feneinheiten und die beiden Verbindungselemente gelenkig miteinander in Verbindung und sichern bei Pendelung der Achsbrücke ein ausreichendes vertikales Bewegungsspiel der Radzapfeneinheiten und der daran angeordne- ten Fahrzeugräder.

Die signifikanten und als neu zu beurteilenden Merkmale und Vorteile der Erfindung sind im Wesentlichen : 'Entkopplung des Sturzzylinders von der Achsbrücke und damit : o selbsttätige Verstellung des Winkels zwischen der Radzapfen- einheit und dem Sturzzylinder und damit senkrechte Ausrichtung der Räder beim Pendeln der Vorderachse, o manuelle Sturzwinkelverstellung ist auch weiterhin möglich.

'Substitution des Sturzzylinders gegen eine erste starre Verbindungs- stange bzw. ergänzend eine Substitution der Sturzstange gegen eine zweite, der ersten Verbindungsstange identische Verbindungsstange und damit : o Kostenreduktion aufgrund der Einsparung des Sturzzylinders, des hydraulischen Steuerventils, der zugehörigen Regeleinrich- tungen und der Hydraulikschläuche.

Nachstehend wird die Erfindung beispielhaft anhand genannter Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen : Fig. 1 : Sturzzylinderbefestigung beim Stand der Technik, Vorderachse auf ebener Fahrbahn bzw. ebenem Gelände, Fig. 2 : Sturzzylinderbefestigung beim Stand der Technik, Vorderachse auf ge- neigter Fahrbahn bzw. ebenem Gelände, Fig. 3 : erfindungsgemäße Sturzzylinderbefestigung, Vorderachse auf ebener Fahrbahn bzw. ebenem Gelände, Fig. 4 : erfindungsgemäße Sturzzylinderbefestigung, Vorderachse auf geneigter Fahrbahn bzw. ebenem Gelände.

Fig. 1 und Fig. 2 illustrieren die Anordnung und Befestigung des Sturzzylin- ders 4 beim Stand der Technik für die Szenarios der Vorderachse auf ebenem und geneigtem Gelände. An der Aufhängung 10 des Fahrzeugrahmens 1 ist die Achsbrücke 3 frei beweglich angeordnet. Die freie Bewegung der Achs- brücke 3, also die Bewegung mit drei Freiheitsgraden, ist nur durch die nicht näher dargestellten Anschläge am Fahrzeug begrenzt. An den axialen Enden der pendelnd gelagerten Achsbrücke 3 des Fahrzeugs sind die mittels des Sturzzylinders 4 steuerbaren Radzapfeneinheiten 5 beweglich angeordnet. Die nur andeutungsweise dargestellte Verbindung zwischen den Radzapfeinheiten 5 und der Achsbrücke 3 wirkt dabei als Gelenk, wobei die Bewegung nur in einer Ebene erfolgt. Die Radzapfeneinheiten 5 sind ferner mit einer Sturz- stange 2 gemeinsam verbunden und mittels der gelenkig nicht näher erläuter- ten Verbindung beweglich gelagert. Im Bereich der Aufhängung 10 der Achsbrücke 3 am Fahrzeugrahmen ist an der Achsbrücke 3 ein Befestigungs- element 7 angeordnet. Zwischen diesem Befestigungselement 7 und der Rad- zapfeneinheit 5 ist ein Sturzzylinder 4 verspannt, der manuell verstellbar aus- gebildet ist. Mit der Verstellung des Sturzzylinders 4 wird die Einstellung des Sturzwinkels erwirkt. Es ist ersichtlich, dass der Sturzzylinder 4 unmittelbar in Wirkverbindung mit der Achsbrücke 3 steht. Wie in Fig. 1 und Fig. 2 dar- gestellt, beträgt der Winkel a zwischen Radzapfeneinheit 5 und Sturzzylinder 4 90°, so dass sich ein Sturzwinkel von 0° ergibt. Bei einer Pendelung der Achsbrücke 3 um die Aufhängung 10, wobei die Pendelung üblicherweise durch eine Neigung des befahrenen Geländes verursacht wird, bewegen sich die Achsbrücke 3, die Sturzstange 2, die Radzapfeneinheiten 5 und der zwi- schen Radzapfeneinheit 5 und Achsbrücke 3 befestigte Sturzzylinder 4 ge- meinsam als starre Einheit, wie in Fig. 2 illustriert wird. Unabhängig von ei- nem vom Bediener mittels des Sturzzylinders 5 eingestellten Sturzwinkels bleibt der Winkel a zwischen der Radzapfeneinheit 5 und dem Sturzzylinder 4 während des Überfahrens eines geneigten Geländes stets konstant.

Fig. 3 und 4 zeigen die erfindungsgemäße Anordnung des Sturzzylinders 4 in den Szenarien des ebenen und geneigten Geländes. Die Anordnung der Achs- brücke 3, der Radzapfeneinheiten 5 und der Sturzstange 2 ist in Bezug auf den Stand der Technik unverändert. Die Sturzstange 2 und die Achsbrücke 3 sind weiterhin beidseitig an den Radzapfeneinheiten 5 gelenkig gelagert.

Ein axiales Ende des Sturzzylinders 4 ist jedoch mittels eines Gelenks an ei- ner Radzapfeneinheit 5 befestigt, während das andere axiale Ende des Sturz- zylinders 4 am Fahrzeugrahmen 1 befestigt ist. Die Befestigung erfolgt mit- tels eines Befestigungselements 9, welches als Gelenk ausgebildet ist. Somit erfolgt eine Entkopplung des Sturzzylinders 4 von der Achsbrücke 3. Der Winkel 8 zwischen der Radzapfeneinheit 5 und dem Sturzzylinder 4 ist damit bei einer Pendelung der Achsbrücke 3 selbsttätig verstellbar, was zur Folge hat, dass die Fahrzeugräder 6 in eine günstigere Position gebracht werden können. Die Sturzstange 2, die Achsbrücke 3 und die Radzapfeneinheiten 5 bilden bei Geländeneigung ein Rhomboid. Unabhängig von der Neigung des Geländes kann auch weiterhin manuell ein Sturzwinkel mittels des Sturzzy- linders 4 eingestellt werden, um eine gewünschte Auflagefläche der Fahr- zeugräder 6 auf dem Gelände realisieren zu können. Das ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Fahrzeugräder 6 entgegen der Scharseitenkräfte an- gestellt werden müssen.

Im dargestellten Beispiel ist der sich einstellende Sturzwinkel und die Fahr- bahnneigung identisch, so dass die Fahrzeugradebene 6.1 und die Fahrzeu- grahmenebene 1.1 parallel zueinander beabstandet sind.

Durch die Befestigung eines axialen Endes des Sturzzylinders 4 am Fahrzeu- grahmen 1 bewegen sich die Fahrzeugräder 6 in einem definierten Winkel- reich auf und ab. Unabhängig von der Neigung des Geländes verbleiben die Fahrzeugräder 6 in senkrechter Position, wodurch die Lenkfähigkeit der Baumaschine weniger beeinträchtigt wird.

Liste der Bezugszeichen 1 Fahrzeugrahmen 1.1 Fahrzeugrahmenebene 2 Sturzstange 3 Achsbrücke 4 Sturzzylinder 5 Radzapfeneinheit 5. 1 Radzapfeneinheit 6 Fahrzeugrad 6.1 Radebene 7 Befestigungselement 8 Winkel a zwischen Radzapfeneinheit und Sturzzylinder 9 Befestigungselement 10 Aufhängung