F A H R E R K A B I N E

Die Erfindung betrifft ein Spezialfahrzeug gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 7.

Viele Spezialfahrzeuge; wie beispielsweise Kran-, Feuerwehr- oder Waffenträgerfahrzeuge, besitzen Aufbauelemente mit einem grossen Ausgriff. Gleichzeitig wird im Betrieb ein möglichst grosser Schwenkbereich gefordert, der im optimalen Fall 360° beträgt.

Den herkömmlichen Spezialfahrzeugen ist dabei der grosse Nachteil immanent, dass die Fahrerkabine, deren Grosse und Lage nicht frei wählbar ist, sich im Betrieb als Hindernis erweist. Sollen bei¬ spielsweise Kranausleger, Feuerwehrleitern oder Waffenaufbauten mit Geschützrohren in horizontaler Lage gedreht werden, so ist der Schwenkbereich wegen der Fahrerkabine auf ca. 300° eingeschränkt. Dies führt dazu, dass solche Fahrzeuge für den Arbeitseinsatz spe¬ ziell hingestellt werden müssen oder dass die Ausleger der Geräte¬ aufbauten für eine volle Umdrehung im Bereich des Führerhauses an¬ gehoben werden müssen. Insbesondere bei Kran- und Waffenträgerfahr¬ zeugen ist dadurch eine wesentliche Einschränkung des Einsatzbe-

reiches gegeben, so dass oft Anhänger oder _t sehr lange Trägerfahr¬ zeuge zur Anwendung gelangen. Eine Schwierigkeit besteht darin, dass in sehr vielen Fällen das Fahrzeug, wegen seiner Grosse und limitierten Wendigkeit, nicht in die erforderte Position bzw. Stel¬ lung gebracht und damit der erforderte Arbeitsbereich vielfach nicht erreicht werden kann.

Einer Lösung des Problems stehen verschiedenste Hindernisse im We¬ ge. Einerseits kann das Fahrerhaus nicht beliebig klein dimensio¬ niert werden, da auch Fahrer mit einer Grosse von 1.90 m darin Platz finden müssen, andererseits darf die Gesamthöhe des Fahrzeugs inklusive Aufbau 4 m nicht überschreiten. Des weiteren kann das Fahrerhaus nicht beliebig vor der Lenkachse plaziert werden, wo eine problemlose Auf- und Abbewegung möglich wäre, sondern es ist notgedrungen so angeordnet, dass die Lenkräder der vorderen Fahr¬ zeugachse bei einer Bewegung der Kabine hinderlich sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Spezialfahrzeug zu schaffen, das auch bei grossen Fahrerkabinen die Drehung von Geräteaufbauten mit langen Auslegern um 360° erlaubt, jederzeit steuerbar und im Ge¬ lände einsetzbar ist, auch bei sehr grossen Achslasten eine grosse Verkehrssicherheit aufweist sowie eine kurze Bauläπge und hohe Wen¬ digkeit erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die in den kennzeichnenden Teilen der Pa¬ tentansprüche 1 und 7 genannten Merkmale gelöst;

Das erfinduπgsgemässe Fahrzeug besitzt ein geländetaugliches Lenk¬ system und eine absenkbare Kabine. Beim Absenken beschreibt die Kabine eine Kurvenlinie, d.h. die Bewegung erfolgt nicht nur in

vertikaler, sondern sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung. Dies ermöglicht es, dass die Kabine auch bei grossen Vor¬ derrädern abgesenkt werden kann, indem sie durch einen entsprechen¬ den Hebe-/Senkmechanismus um die Räder bzw. die Kotflügel geführt wird. Durch die Ausführung des Absenkmechanismus mittels gelenkig angeordneten Hebelarmen, vorzugsweise in Form eines Parallelogra - es, wird die Lenkfähigkeit beim Absenken nicht beeinträchtigt. Die Lenkung ist dabei nicht wie üblich am Chassis oder am Fahrerhaus befestigt, sondern auf dem Achskörper selbst aufgebaut, was eine präzise Lenkung auch bei einem Absenken der Kabine ermöglicht. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung des Lenkmechaπismus besteht da¬ rin, dass zusätzliche Relativbewegungen von Vorderachse und Kabine, wie beispielsweise eine Höhenverstellung des Fahrzeuges oder ein Horizontieren der Kabine, möglich sind ohne dass die Lenkbarkeit beeinträchtigt wäre. Ausserdem wird die Lenkung durch Bewegungen der Lenkachse beim Einfedern oder im Gelände nicht beeinträchtigt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der folgenden Zeich¬ nungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Kranfahrzeug mit absenkbarer Kabine in der Sei¬ tenansicht.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Kranfahrzeugs gemäss Figur 1 mit abgesenkter Kabine im Arbeitseinsatz.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Fahrerkabine und den Lenkmechanismus.

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemässe Lenkachse in der Ansicht von vorne.

Fig. 5 zeigt die Lenkachse gemäss Figur 1 mit entfernter Halte¬ platte in der Ansicht von vorne.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch die Achse gemäss Figur 4 ent¬ lang der Schnittlinie A-A.

Fig. 7 eine Achse gemäss Figur 4 in der Ansicht von oben.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel eines Kranfahrzeugs sind eine Fahrerkabine 1, ein Kranaufbau 41 mit einem Kranausleger 42, und eine Hebe-/Senkvorrichtung 4 für die Bewegung der Kabine 1 er¬ kennbar. Der Kranausleger 42 ist mittels einer Hydraulik teleskop¬ artig ausfahrbar und kann in ^' der Neigung verstellt werden. Die Fah¬ rerkabine 1 befindet sich in der Fahrposition, d.h. in angehobener Stellung für die Strassenfahrt.

In Figur 2 ist das Kranfahrzeug gemäss Figur 1 mit abgesenkter Ka¬ bine 1 abgebildet. Der Kranaufbau 41 befindet sich in einer Ar¬ beitsposition um 180° gegenüber der Ruheposition gedreht. Da die mittels Gelenkarmen 2 aufgehängte Fahrerkabine 1 bis- knapp über den Boden abgesenkt ist, ist es problemlos möglich, den Kranausleger 42 über der Kabine 1 vorbeizubewegen um beispielsweise Arbeiten im Sichtbereich des Fahrers auszuführen. Selbst in seiner tiefsten Position, d.h. in horizontaler Lage, kann der Kranausleger 42 um 360° gedreht werden, ohne dass die Fahrerkabine dabei hinderlich wäre. Dies ist z.B. bei Arbeitseinsätzen in niedrigen Räumen von grossem Vorteil. Die Aufhängung der Kabine 1 erfolgt mittels mehre¬ ren Gelenkarmen 2, welche Bestandteil der Hebe-/Senkvorrichtuπg 4 bilden.

Eine detaillierte Schnittdarstellung der Fahrerkabine 1 sowie des Lenkmechanismus zeigt Figur 3. Die Kabine befindet sich hier wie¬ derum in Fahrstellung. Dabei werden die an der Fahrerkabine 1 und einer Halterungsvorrichtung 30 gelenkig befestigten Gelenkarme 2 durch einen oder mehrere hydraulische Zylinder 31 in der angehobe¬ nen Lage festgehalten. Die Lagerachsen bzw. die Gelenkpuπkte dieser Gelenkarme bilden dabei, von der Seite betrachtet, die Eckpunkte eines Parallelogrammes. Werden die Hydraulikzylinder bzw. wird der Hydraulikzylinder 31 verstellt, so wandern die vorderen Enden der Gelenkarme 2 entlang einer Kreisbahn und dementsprechend bewegt sich auch die Kabine 1. Wird die Fahrerkabine 1 z.B. mittels 4 Ge¬ lenkarmen 2 aufgehängt, wobei diese die Kanten eines Parallelepi- pedes bilden, und werden zwei Hydraul kzylinder je an einer Seite der Kabine vorgesehen, so kann die Kabine auch bei schrägstehendem Chassis in horizontaler Ausrichtung nach oben oder unten bewegt werden. Dies wird erreicht, indem die beiden Zylinder 31 koordi¬ niert verstellt werden, d.h. der rechte und linke Zylinder entspre¬ chend der Hangverneigung des Fahrzeuges einen unterschiedlichen Hub aufweisen. Da sich die Fahrerkabine bei der Auf- oder Abbewegung relativ dem Chassis bzw. den Fahrzeugachsen, insbesondere der Lenk¬ achse, verschiebt, muss die Lenkungsübertragung so erfolgen, dass die Lenkung bei diesen Bewegungen der Kabine nicht beeinträchtigt wird.

Um eine möglichst kurze Bauweise des Fahrzeuges zu erreichen, wird die Halterungsvorrichtung 30 vorzugsweise über den Vorderrädern 14 oder sogar hinter diesen angeordnet. Dadurch ist es möglich, die Kabine mittels den Gelenkarmen 2 so anzuheben, dass deren Rückwand über oder ebenfalls hinter die Vorderräder 14 zu liegen kommt. Beim Absenken bewegt sich die Kabine, wie im folgenden näher ausgeführt wird, schräg nach vorne, so dass die Lenkbarkeit der Räder 14 nicht beeinträchtigt wird.

Dabei wird die Kabine bei geeigneter Konstruktion der Halterungs¬ vorrichtung 30 sowie der Gelenkarme 2 so auf- und abbewegt, dass auch die im Bereich der Vorderräder 14 liegenden Elemente den Rad¬ einschlag nicht behindern, was zur Folge hat, dass die Kabine auch während der Fahrt auf- und abbewegt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass sich die Kabine auf einer im wesentlichen kreis- oder ellipseπförmigen Bahn bewegt und die Gelenkarme 2 so lange sind, dass alle Elemente der Kabine immer mindestens um den Radius der Vorderräder 14 von den Vorderachsen entfernt sind.

Um eine sichere Maπövrierbarkeit bzw. gute Lenkbarkeit des Fahr¬ zeuges auch in unebenen Gelände zu gewährleisten, besitzt die Ka¬ bine 1 vorzugsweise eine eigene, vom übrigen Fahrzeug unabhängige Federung. Dafür kann beispielsweise im ölzufuhrsystem des die Ka¬ bine 1 hebenden Zylinders 31 ein Feder- oder Membranspeicher vorge¬ sehenen sein. Dieser Speicher kann wahlweise zu- oder abgeschaltet werden.

Bei Spezialfahrzeugen, die auch im Gelände eingesetzt werden, d.h. auch auf unebenem Untergrund,» führen die Fahrzeugachsen gegenüber dem Fahrgestell grosse Bewegungen aus. Dies bringt zusätzliche Pro¬ bleme für eine befriedigende Lenkbarkeit mit sich, insbesondere wenn grosse Achslasten auf die Lenkachse übertragen werden. Damit stellt sich das Problem der Montage des Lenksystems, so dass keine Behinderungen bei anfälligen Relativbewegungen zwischen Lenkachse und Chassis bzw. Fahrerkabine auftreten. Das erfindungsgemässe Lenksystem löst diese Problematik durch eine neuartige Konzeption und Anordnung des Lenksystems. Dieses enthält ein Lenkrad 33, eine Lenkspindel 3, ein Winkelgetriebe 5, und eine Übertragungswelle 7 mit zwei Abschnitten 7a, 7b und einer Kreuzgelenkverbindung 6 für die Lenkungsübertragung sowie weitere, in dieser Figur nicht er¬ sichtliche Elemente. Die Übertragungswelle 7 besitzt im hinteren

Abschnitt 7b eine verzahnte Schiebemuffe für den Ausgleich von Längendifferenzen bei Bewegungen der Fahrerkabine 1 oder der Vor¬ derachse 32. Durch eine Drehung des Lenkrades 33 wird die Steuerbe¬ wegung über dieses Lenksystem bis hin zum in dieser Figur nicht dargestellten Lenkstock übertragen.

In Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Lenkachse in der Ansicht von vorne dargestellt. Eine Halterungs¬ platte 18 ist fest mit dem Achskörper 13 verbunden. An dieser Hal¬ terungsplatte 18 ist eine Halterungskonstruktion für einen Hydro- spindel-Lenkstock 8 sowie zwei hier verdeckte Hilfszylinder 15, 16 (Fig. 5) befestigt. Der Lenkstock 8 ist einerseits über seine Ein- gangswelle 27 mit dem hinteren Abschnitt der Übertragungswelle 7b andererseits mit einem Lenkarm 9 verbunden. Des weiteren sind die Kolbenstangen 11, die kurzen Spurstangenabschnitte 12 sowie eine Verbindungsstange 10 und entsprechende Verbindungselemente 25, 26 ersichtlich. Die beiden Kolbenstangen 11 sind an ihren Enden je durch ein Verbindungselement 25 bzw. 26 verbunden. Die Lenkungs¬ übertragung erfolgt primär rein mechanisch, wird jedoch durch eine hydraulischen Unterstützung im Lenkstock 8 und zusätzlich durch die beiden hydraulischen Hilfszylindern 15, 16 und deren Kolbenstangen 11 unterstützt. Die mechanische Nachführung mittels dem Hebel 9 und der Verbindungsstaπge 10 bezweckt eine mechanische Lenkverbindung vom Lenkrad bis hin zu den Rädern 14. Einerseits kann dadurch eine grössere Lenkpräzision erreicht werden, andererseits besteht die, wenn auch nur bedingte, vorschriftsgemässe Möglichkeit, bei einem Motorausfall das Fahrzeug von Hand zu lenken.

Figur 5 zeigt, ebenfalls von vorne, die Lenkachse, wobei hier die Halterungsplatte 18 entfernt ist. Dadurch werden die beiden Hilfs¬ zylinder 15, 16 sichtbar. Die Kolbenstangen 11 sind durchgehend, wobei sie in ihrer Mitte einen Hydraulikkolben 17 besitzen. Die

Beaufschlagungsfläche für das Hydrauliköl beidseits des Kolbens 17 ist gleich gross und dementsprechend wird sowohl für Lenkbewegungen nach links als auch nach rechts eine gleiche ölmeπge bzw. der glei¬ che Öldruck benötigt. Wie leicht erkennbar ist, dienen die Kolben¬ stangen gleichzeitig als Zwischenglied der Spurstangenabschnitte 12, mit welchen sie über die Verbinduπgselemente 25, 26 gelenkig verbunden sind. Die beiden Hilfszylinder 15, 16 dienen dabei als Führung.

In Figur 6 ist ein Querschnitt durch die Lenkachse und die Halte¬ rungsplatte 18 dargestellt. Die Halterungsplatte 18 ist mittels Halterungselementen 35 mit dem Achsgetriebegehäuse 34 bzw. dem Achskörper 13 verbunden. An ihr sind die beiden Hilfszylinder 15, 16 mit den Kolbenstangen 11 sowie der Hydrospindel-Lenkstock 8 be¬ festigt. Für den Anschluss der hydraulischen Leitungen oder Schläuche sind Anschlussöffnungen 19, 20 an den Hilfszylindern 15, 16 vorgesehen. Über einen Wellenstummel 27 und mittels eines nicht näher dargestellten, über die Welle geschobenen und befestigten Kreuzgelenkes wird die Welle 7 mit dem Hydrospindel-Lenkstock ver¬ bunden. Die mechanische Lenkübertragung ist somit durch den Lenkarm 9 gewährleistet.

Figur 7 zeigt eine Ansicht der Lenkachse von oben. Es sind der Achskörper 13, der Achsantrieb 34, 37 mit darin integriertem Dif¬ ferential sowie die Halterungsvorrichtung 18, 35 und der Lenkstock 8 ersichtlich. Gut erkennbar ist auch, dass der über die Halte- ruπgsvorrichtung 18, 35 mit dem Achskörper 13 bzw. dem Achsgetrie¬ begehäuse 34 verbundene Lenkstock 8 über den Lenkarm 9, die Verbin¬ dungsstange 10, die Verbindungselemente 25, 26 und den gelenkig an diesen angekoppelten Spurstangenabschnitte 12 sowohl mit den hier nicht sichtbaren Rädern als auch mit den - hier verdeckten - HiVfs- zylindem 15, 16 verbunden ist. Bewegungen des Lenkarms 9 werden

dadurch über die Verbindungsstange 10 und die Verbindungselemente 25, 26 sowohl auf die Spurstangenabschnitte 12 als auch auf die Kolbenstangen 11 übertragen. Am Hydrospindel-Lenkstock sind die Zu- und Abführleitungen 21-24 vorgesehen, welche vorzugsweise über Schläuche mit den hydraulischen Zylindern 15, 16 verbunden sind. Anstelle von hydraulischen Schläuchen können auch Rohrverbindungen verwendet werden.

Damit auch sehr schwere Fahrzeuge gesteuert werden können, ist die Zusatzlenkungsunterstützuπg in neuartiger Weise als sog. 2-Kreis Lenksystem ausgeführt. Bei herkömmlichen grossen Liefer- und Last¬ wagen mit 2 oder 3 Achsen sowie bei Traktoren werden seit mehr als 15 Jahren hydraulisch unterstützte Lenkungen eingesetzt. Die hy¬ draulische Unterstützung erfolgt üblicherweise im Lenkstock, d.h. der Lenkstock enthält einen hydraulischen Kolben, der in ähnlicher Weise wie beim vorliegenden Hydrospindel-Lenkstock die Bewegung eines Lenkarms bei der Lenkungsbetätigung erleichtert. Dabei wird bereits bei kleinen Drehbewegungen des Lenkrades ein Hydraulikveri- til geöffnet, welches von einer Hydraulikpumpe zugeführtes l zu dem doppelt wirkenden Kolben des Lenkstockes leitet, so dass die Lenkbewegung unterstützt wird. Bei noch schwereren Fahrzeugen, bspw. vierachsigen Lastwagen, bei denen zwei Vorderachsen gelenkt werden müssen oder Fahrzeugen mit einer Achslast von mehr als sechs Tonnen auf der Lenkachse ist eine solche hydraulische Unterstützung durch den Hydrospindel-Lenkstock nicht mehr genügend. Bisher wurde deshalb ein zusätzlicher, doppelt wirkender Hydraulikzylinder irgendwo am Lenkungsübertragungsgestänge angebracht und so an das Hydrauliksystem des Hydrospindel-Lenkstocks angeschlossen, dass bei einer Lenkungsbetätigung der von der Pumpe kommende ölström auch diesem Hydraulikzylinder zugeführt wurde. Für noch schwerere Fahr¬ zeuge mit wesentlich grösseren Achslasten als sechs Tonne ^' n auf den gelenkten Achsen (schwere Sonderfahrzeuge) und bei relativ hohen Geschwindigkeiten, d.h. grosser als die früher üblichen 30 bis 40

Stundenkilometer, ist auch diese Lösung mit einem zusätzlichen Hydrauli zylinder ungenügend. Es besteht insbesondere die Gefahr, dass eine Rohrleitung bricht oder ein Hydraul kschlauch platzt und das Fahrzeug damit in der Folge wegen des Ausfalls des Hydraulik¬ zylinders nicht mehr lenkbar wäre. Deshalb sind zusätzliche Sicher¬ heitsvorkehrungen notwendig.

Das erfindungsgemässe Lenksystem verwendet deshalb zwei parallel angeordnete Leπkungs-Hilfszylinder 15, 16, die im vorliegenden Aus¬ führungsbeispiel übereinander angeordnet sind. Die beiden Hilfs¬ zylinder 15, 16 weisen an ihren Enden je Öffnungen auf und besitzen je eine durchgehende Kolbenstange 11 mit entsprechenden Kolben 17. Durch Anschlüsse 19, 20 wird der vom Hydrospindel-Lenkstock kom¬ mende ölström über Leitungen 21-24 zu den Hilfszyl ndern 15, 16 zu- und abgeführt. Der eine Zylinder wird über das eine Leitungspaar 21, 22, der andere über das zweite Leitungspaar 23, 24 versorgt. Der Hydrospindel-Lenkstock, -welcher seinerseits auch einen hydrau¬ lischen Kolben besitzt, enthält zwei voneinander unabhängige SteuerbTöcke und entsprechend getrennte Steuerventile bzw. Ventil- einheiteπ, welche unabhängig voneinander arbeiten. Der für das er¬ findungsgemässe Lenksystem vorgesehene Hydrospindel-Lenkstock weist demnach 4 Anschlüsse auf, d.h. links- und rechtsseitig je einen Aπschluss für den Zylinder 15 bzw. für den Zylinder 16. Dadurch ist gewährleistet, dass bei Ausfall eines Hilfszylinders der andere dank dem getrennten Ölversorgungskreis problemlos weiterarbeitet. Das Fahrzeug verliert dabei zwar öl, kann jedoch bis zum Anhalten ohne Schwierigkeiten gelenkt werden. Da die Kolbenstangen 11 an ihren Enden mittels den Verbinduπgselementen 25, 26 starr gekoppelt sind, wird auch der nicht funktionstüchtige Zylinder mitgeführt und die Lenkungsübertragung auf die Spurstangenabschnitte 12 gewährlei¬ stet.

Die Hilfszylinder 15, 16, der Hydrospindel-Lenkstock 8 und der Wel¬ lenstummel 27 werden durch die Halterungsplatte 18 getragen und bilden eine Einheit die vom Achskörper 13 getragen wird. Damit sind auch die in den Hilfszylindern 15, 16 geführten Kolbenstangen 11, die gleichzeitig die Funktion eines Zwischengliedes der Spurstan¬ genabschnitte erfüllen, mit der Achse verbunden. Auf diese Weise ist eine exakt funktionierende Lenkung der stark belasteten Achse auch in unebenen Gelände möglich, wo sich die Achse relativ stark verschränken kann und sich ständig auf- und abbewegt.