DE4137382C1

DE4137382C1 - Utility site-work vehicle - is articulated with fixed wheels on front carriage and steering wheels on rear carriage.

Info

Publication number: DE4137382C1
Application number: DE19914137382
Authority: DE
Inventors: Hans 7183 Langenburg De Schaeff
Original assignee: Karl Schaeff & Co 7183 Langenburg De GmbH
Current assignee: Schaeff Terex GmbH and Co KG
Priority date: 1991-11-13
Filing date: 1991-11-13
Publication date: 1993-04-29
Anticipated expiration: 2011-11-14

Abstract

The wheeled loader consists of a front car (16) with fixed-axle wheels and a rear car with steerable-axle wheels. Both cars are steerable through a common joint at set angles. Maximum bend angle ( alpha /2) should be limited to half the normal angle ( alpha ) for vehicles of this kind and both rear wheel axle stubs have steering levers (32) and are hinged via track rods (31) to an extension which runs back from the front car in between the bend joint (17) and steering axle (14) so as to form a steering column. USE/ADVANTAGE - Commercial vehicles for site work etc. Restricted bend angle between front and rear car maintains stability on all types of ground, maintaining wheel space to prevent crushing accidents.

Description

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsfahrzeug, insbesondere Radla der, mit einem über die Räder einer Starrachse abgestützten Vorderwagen und einem über die Räder einer Lenkachse abgestützten Hinterwagen, die mittels eines Lenkantriebes um eine gemeinsame Knicklenkachse in verschiedene Knicklenkwinkel einstellbar sind, wobei die mittels einer Achsschenkellenkung lenkbaren Räder der Lenkachse durch Kopplung mit der Knicklenkung synchron mit den Knicklenk bewegungen eingestellt werden.The invention relates to a work vehicle, in particular Radla the one with a front end supported by the wheels of a rigid axle and a rear car supported by the wheels of a steering axle, the by means of a steering drive around a common articulated steering axis are adjustable in different articulated steering angles, the Wheels of the steering axle steerable by means of a steering knuckle by coupling with the articulated steering in sync with the articulated steering movements can be set.

Eine Knicklenkung ist bei Radladern insofern vorteilhaft, als die Räder der starren Vorderachse unverändert auf einen Paral lelverlauf zu Ladeschwinge und Ladeschaufel ausgerichtet blei ben, so daß mit einer in das Ladegut schon eingegrabenen Lade schaufel seitliche Schubkräfte ausgeübt werden können. Außerdem braucht die Breite von Vorderwagen und Ladeschwinge nicht wie bei der Achslenkung mit Rücksicht auf den Lenkeinschlag der Räder eingeschränkt zu werden, so daß eine bessere Lastabstüt zung erreicht wird.Articulated steering is advantageous in wheel loaders in that the wheels of the rigid front axle unchanged on a parallel Lead course aligned with the loading arm and loading shovel ben, so that with a drawer already buried in the cargo lateral shear forces can be exerted. Furthermore does not need the width of the front end and load arm like with the axle steering with regard to the steering angle of the Wheels to be restricted so that better load support is reached.

Allerdings ist bei größeren Lenkeinschlägen die Standfestigkeit von Knicklenkern gefährdet, weil sich das Standmoment durch die Verkürzung des Hebelarmes verringert, über den der in der Hin terachse zusammengefaßt gedachte Fahrzeugschwerpunkt das entge gengesetzt wirkende Kippmoment ausgleicht. Außerdem verlagert sich dabei der Schwerpunkt des Heckgewichtes aus der verlänger ten Mittelachse des Vorderwagens und gibt diesem ein Drehmo ment, das die Standfestigkeit zusätzlich reduziert.However, the stability is greater with larger steering angles at risk of articulated links because the moment of standstill is affected by the Shortening of the lever arm reduced, over which the in the Hin terachse summarized imagined vehicle focus the opposite compensates for the counteracting tilting moment. Also relocated the center of gravity of the rear weight from the extension th central axis of the front end and gives it a torque ment that further reduces stability.

Mit der Weiterentwicklung von Achslenkungen haben Arbeitsfahr zeuge mit Allradlenkung zunehmende Bedeutung erlangt. Jedoch läßt sich aus lenkbaren Vorderrädern wenig Nutzen für Laderar beiten ziehen, weil die Ladeschaufel nach de Eingraben in das Ladegut praktisch seitlich fixiert bleibt und ein dann von der Eingrabrichtung abweichender Lenkeinschlag der Vorderräder kei ne Richtungsänderung der Ladeschaufel bei Schubarbeit mehr her beiführen kann.With the further development of axle steering have work driving witnesses with all-wheel steering attained increasing importance. However can be little use for steerable from steerable front wheels pull because the loading shovel after digging into the Load remains practically fixed to the side and then from the Direction of digging deviating steering angle of the front wheels ne change of direction of the loading shovel when pushing can induce.

Bei einem aus der DE 39 03 400 A1 bekannten Arbeitsfahrzeug der vorbezeichneten Art, das zum Verlegen von flächigen Pflaster steingruppen auf engem Raum wendig sein soll, ist der den Fahr zeugmotor tragende Rahmenteil über die Räder einer Starrachse abgestützt. Zur Erzielung dieser Wendigkeit sind beide Rahmenteile des Fahrzeuges um einen Knickwinkel von 45° zueinander verschwenk bar, und darüber hinaus sind die Räder der Lenkachse mittels einer Spurstangenlenkung um den gleichen Winkel einschlagbar, so daß bei voll eingeschlagener Knicklenkung und Spurstangen lenkung das Fahrzeug eine Wendigkeit erhält, die einer Abknic kung von 90° zwischen beiden Rahmenteilen entspräche. Um beide Lenkungen miteinander synchron zu betätigen, ist der Lenkhebel eines Achsschenkels eines lenkbaren Rades mittels einer Lenk stange an den anderen Rahmenteil angeschlossen, so daß die Spurstangenlenkung sich selbsttätig auf den Verstellwert der primär betätigten Knicklenkung einstellt.In a work vehicle known from DE 39 03 400 A1 The aforementioned type, which is used to lay flat pavement stone groups should be maneuverable in a confined space is the driving supporting frame part supported on a rigid axle. To achieve this maneuverability, both frame parts of the Swivel the vehicle by 45 ° to each other bar, and in addition, the wheels of the steering axle are by means of a tie rod steering can be turned by the same angle, so that when the articulated steering and tie rods are fully engaged steering the vehicle receives a maneuverability that an Abknic 90 ° between the two frame parts would correspond. To both The steering lever is to actuate steering systems synchronously with each other of a steering knuckle of a steerable wheel by means of a steering rod connected to the other frame part, so that the Tie rod steering automatically adjusts to the adjustment value of the primarily sets the articulated steering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Arbeitsfahrzeug der eingangs beschriebenen Art dahingehend auszubilden, daß unter Aufrechterhaltung der aus einer Knicklenkung resultieren den Vorteile, wie einfache Lenkmechanik und über die Räder einer Starrachse günstige Abstützung eines Ladewerkzeuges bei Lastaufnahme oder Schubarbeit, die Standsicherheit wesentlich verbessert und die Gestaltung des Hinterwagens hinsichtlich der Unterbringung sei ner Aggregate nicht durch die Lenkmittel für die Lenkachse eingeschränkt wird.The invention has for its object a work vehicle of the type described above in such a way that while maintaining the result of an articulated steering the advantages, such as simple steering mechanics and cheap over the wheels of a rigid axle Support of a loading tool when lifting loads or Push work, the stability significantly improved and the Design of the rear end with regard to the accommodation ner aggregates not by the steering means for the steering axle is restricted.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,According to the invention, this object is achieved by

- That the largest articulated steering angle at about half of the such work vehicles limited the usual angular amount is
-and that both knuckles of the rear wheels have steering levers sen and using tie rods to one from the front car to the rear protruding into the area between the articulated joint and the steering axle, an extension forming an articulated steering column are.

Durch Beschränkung des maximalen Knicklenkwinkels auf die Hälf te des bei knickgelenkten Radladern üblichen Maximalwertes von 40°-45° bleibt die Standsicherheit des Fahrzeuges in allen Lenkstellungen praktisch voll erhalten, da der für die Verkür zung des Schwerpunktabstandes maßgebliche Cosinuswert bei einem Knicklenkwinkel von beispielsweise 20° noch 0,94 beträgt, wäh rend bei einem üblichen Knicklenkwinkel von 45° die Standsi cherheit des Fahrzeuges rechnerisch um nahezu 1/4 verringert ist. Beim erfindungsgemäßen Lenksystem bleiben demgegenüber die Momentenveränderungen in solch engen Grenzen, daß damit Fahr tüchtigkeit und Kippsicherheit wie bei einem allradgelenkten Radlader erreicht wird. Gleichzeitig bleibt das vorteilhafte Abstützverhalten eines Knickladers mit starrer Vorderachse bei Arbeiten mit einer Ladeschaufel der Gabelstaplereinrichtung erhalten. Außerdem führt die beschränkte Knickrahmenlenkung zu dem Vorteil, daß selbst bei kurzem Radstand die Räder von Vor der- und Hinterwagen bei vollem Lenkeinschlag noch einen aus reichend großen Sicherheitsabstand voneinander behalten, der die Gefahr von Unfällen durch Einklemmung von sich neben dem Fahrzeug aufhaltenden Personen verhindert.By limiting the maximum articulated steering angle to half te of the usual maximum value of articulated wheel loaders of The stability of the vehicle remains 40 ° -45 ° in all Steering positions practically fully preserved, because of the shortage of the distance between the centers of gravity, the relevant cosine value at a Articulated steering angle of, for example, 20 ° is still 0.94 rends at a standard articulated steering angle of 45 ° safety of the vehicle is reduced by almost 1/4 arithmetically is. In contrast, in the steering system according to the invention Torque changes within such narrow limits that driving Efficiency and safety like a four-wheel drive Wheel loader is reached. At the same time, the beneficial remains Support behavior of an articulated loader with a rigid front axle Working with a forklift device loading shovel receive. In addition, the limited articulated steering leads to the advantage that even with a short wheelbase, the wheels from Vor the rear and rear car one more at full steering lock keep a sufficiently large safety distance from each other the risk of accidents from being trapped next to you Prevents people from stopping the vehicle.

Die für eine mechanische Kopplung beider Lenkungen des erfin dungsgemäßen Arbeitsfahrzeuges vorgeschlagenen Maßnahmen haben neben dem damit erzielten Synchronlauf beider Lenksysteme den besonderen Vorteil, daß sich gegenüber dem Stand der Technik aufgrund der größeren Länge der sich etwa in Rich tung zur Knicklenkachse erstreckenden Lenkhebel beider Achs schenkel die vom Lenkstock nach beiden Seiten ausgehenden Spurstangen in der Nähe der Knickachse und somit außerhalb des Mittelraumes des Hinterwagens befinden. The for a mechanical coupling of both steering systems of the inventions have appropriate measures proposed work vehicle in addition to the synchronous running of both steering systems achieved special advantage that compared to the prior art due to the greater length of approximately in Rich direction to the articulated steering arm of both axles thighs from the steering column on both sides outgoing tie rods near the articulation axis and thus outside the rear of the car.

Wenn in Ausgestaltung der Erfindung die über die Knicklenkachse hinausragende Länge des Lenkstocks sowie die Länge der Lenkhe bel jeweils ungefähr dem halben Abstand der Lenkachse von der Knicklenkachse entsprechen, können die Lenkhebel und Spurstangen verhältnismäßig kurz sein.If in an embodiment of the invention on the articulated axis protruding length of the steering column and the length of the handlebar bel about half the distance of the steering axis from the The articulated steering axle can correspond to the steering levers and tie rods be relatively short.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Arbeitsfahr zeuges wird vorgeschlagen, daß der maximale Knicklenkwinkel mindestens ungefähr 20° beträgt, und daß auf dem Vorderwagen ein Frontlade-, Gabelstapler- oder dergleichen Arbeitsgerät an geordnet ist.In a further embodiment of the work drive according to the invention It is suggested that the maximum articulated steering angle is at least about 20 °, and that on the front end a front loader, forklift or similar implement is ordered.

Vorzugsweise ist die Lenkgeometrie so ausgelegt, daß die Räder der Vorder- und Hinterachse bei gleicher Spurbreite in einge lenktem Zustand jeweils unterschiedliche Radspuren befahren.The steering geometry is preferably designed such that the wheels the front and rear axles with the same track width drive different wheel tracks in the steered state.

Ausführungsbeispiele des Arbeitsfahrzeuges gemäß der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,Embodiments of the work vehicle according to the invention are explained below with reference to the drawings. It show, each schematically,

Fig. 1 einen knickgelenkten Radlader herkömmlicher Bauart in vollständig eingeknickter Stellung, Fig. 1 is an articulated wheel loader conventional design in fully knickter position,

Fig. 2 einen allradgelenkten Radlader herkömmlicher Bauart in vollständig eingelenktem Zustand, Fig. 2 is a four-wheel steering wheel loader conventional design in completely eingelenktem state,

Fig. 3 die Lenkgeometrie eines Radladers nach der Erfin dung in vollständig eingelenktem Zustand und Fig. 3 shows the steering geometry of a wheel loader after the inven tion in the fully articulated state and

Fig. 4, 4a einen Radlader nach der Erfindung mit mechanischer Kopplung der Achsschenkellenkung bei Geradeausfahrt bzw. voll eingelenktem Zustand. Fig. 4, 4a a wheel loader according to the invention with mechanical coupling of the steering knuckle when driving straight ahead or fully steered state.

Bei einem in Fig. 1 als Beispiel für ein Arbeitsfahrzeug mit Knicklenkung dargestellten Knicklader herkömmlicher Bauart sind Vorderwagen 10 und Hinterwagen 12 über ein gemeinsames Knick gelenk 17 verbunden und über die Räder starrer Vorder- und Hinterachsen 13, 14 abgestützt. Eine Ladeschaufel 15 ist mit tels einer auf dem Vorderwagen abgestützten Hubschwinge 16 be weglich. Vorder- und Hinterwagen sind an ihren benachbarten En den mit einer den maximalen Lenkeinschlag begrenzenden Pfeilung 18 versehen. Im theoretischen Schwerpunkt 9 in der Mitte der Hinterachse 14 sind die am Hinterwagen 12 angreifenden Ge wichtskräfte zusammengefaßt. An der Stelle 20 befindet sich der Schwerpunkt des Gegengewichtes. Der maximale Knicklenkwinkel α tritt auch zwischen den eingezeichneten Verlängerungen der Achsen 13 und 14 auf, die sich im Mittelpunkt des Fahrzeug-Wen dekreises schneiden. Es bedeutenIn an articulated loader of a conventional design shown in FIG. 1 as an example of a work vehicle with articulated steering, the front end 10 and rear end 12 are connected via a joint articulated joint 17 and are supported via the wheels of rigid front and rear axles 13 , 14 . A loading shovel 15 is movable by means of a lifting arm 16 supported on the front end. The front and rear carriages are provided with an arrow 18 limiting the maximum steering angle at their adjacent ends. In the theoretical focus 9 in the middle of the rear axle 14 attacking the rear carriage 12 Ge weight forces are summarized. At point 20 is the center of gravity of the counterweight. The maximum articulated steering angle α also occurs between the indicated extensions of the axles 13 and 14 , which intersect at the center of the vehicle turning circle. Mean it

x₁ = verkürzter Schwerpunktabstand der Hinterachse vom Knickge lenk,
x₂=verkürzter Schwerpunktabstand des Gegengewichtes von dem Knickgelenk 17,
y₁ = Verlagerung des Schwerpunktes der Hinterachse von der Fahrzeuglängsmittelachse,
y₂ = Verlagerung des Schwerpunktes des Gegengewichtes von der Fahrzeugslängsmittelachse.x ₁ = shortened center of gravity of the rear axle from the articulated steering,
x ₂ = shortened center of gravity distance of the counterweight from the articulated joint 17 ,
y ₁ = shift of the center of gravity of the rear axle from the longitudinal axis of the vehicle,
y ₂ = shift of the center of gravity of the counterweight from the longitudinal axis of the vehicle.

Bei einem allradgelenkten Radlader gemäß Fig. 2 besitzt der Fahrzeugrahmen eine vordere Lenkachse 13a und eine hintere Lenkachse 14a, wobei Vorderräder und Hinterräder entgegenge setzt um gleiche Lenkwinkel eingelenkt sind. Die Innenräder an der Vorderachse und Hinterachse sind jeweils um den gleichen Lenkwinkel β₁ und die Außenräder um den gleichen Lenkwinkel β₂ angestellt.In an all-wheel steer loaders in accordance with Fig. 2, the vehicle frame 14 has a front steering axle 13 a and a rear steering axis a, wherein the front wheels and rear wheels entgegenge implements same steering angle is deflected are. The inner wheels on the front and rear axles are each set by the same steering angle β ₁ and the outer wheels by the same steering angle β ₂ .

Ein erfindungsgemäßer Radlader gemäß Fig. 3 ist mit den glei chen Bezugszeichen wie in Fig. 1 dargestellt, wobei im Unter schied zum herkömmlichen Knicklenker der maximale Knicklenkwin kel α₁ auf ungefähr die Hälfte des üblichen Wertes α beschränkt ist und die Räder der Hinterachse 14 mit einer zusätzlichen Achsschenkellenkung versehen sind, deren größter Lenkwinkel β₁ bzw. β₂ im allgemeinen in der gleichen Größenordnung wie der beschränkte Knicklenkwinkel α₁ liegt.A wheel loader according to the invention as shown in FIG. 3 is shown with the same reference numerals as in Fig. 1, the difference in conventional articulation to the maximum articulated steering angle α _{1 is} limited to approximately half the usual value α and the wheels of the rear axle 14 with an additional steering knuckle steering are provided, the largest steering angle β ₁ or β ₂ is generally in the same order of magnitude as the limited articulated steering angle α ₁ .

Aus Fig. 3 erkennt man, daß die Schwerpunktabstände x₁ und x₂ nur unwesentlich gegenüber ihren normalerweise auf der verlän gerten Längsmittelachse des Vorderwagens liegenden Position verkürzt sind. Auch die Schwerpunktsverlagerungen y₁ und y₂ sind gering, so daß der Unterschied zwischen der Standfestig keit des Arbeitsfahrzeuges in Geradeaus-Stellung und in einge lenkter Stellung praktisch vernachlässigbar ist. Die am einge knickten Hinterwagen eingelenkten Räder der Hinterachse 14 Wen dekreise befahren, die vom Wendekreis der Räder an der Vorder achse 13 unterschiedlich sind.From Fig. 3 it can be seen that the center of gravity distances x ₁ and x _{2 are} only insignificantly shortened compared to their position, which is normally on the lengthened longitudinal central axis of the front end. The center of gravity shifts y ₁ and y ₂ are small, so that the difference between the stability of the work vehicle in the straight-ahead position and in the steered position is practically negligible. Drive the wheels of the rear axle 14 , which are articulated on the bent rear car, which are different from the turning circle of the wheels on the front axle 13 .

Der Hinterwagen 12 des Arbeitsfahrzeuges ist mit Rücksicht auf den Lenkeinschlag der Hinterräder etwa schmäler als der Vorder wagen 10. Aufgrund des beschränkten Knicklenkwinkels ist die für die Einknickung notwendige Pfeilung 18 als Anschluß zum Knickgelenk 17 nur am Hinterwagen vorgesehen, so daß auf dem Vorderwagen zusätzlicher Platz entsteht, beispielsweise zur Unterbringung eines Antriebsaggregates in Form eines Quermotors oder eines Längsmotors im schraffierten Bereich 41. Die in Fig. 3 nicht eingezeichneten Lenkbetätigungsmittel für die Knicklen kung und für die Achsschenkellenkung sind nachfolgend in Ver bindung mit dem Beispiel gemäß Fig. 4 und 4a beschrieben.The rear carriage 12 of the work vehicle is approximately narrower than the front carriage 10 with regard to the steering angle of the rear wheels. Due to the limited articulated steering angle, the arrow 18 necessary for the buckling is only provided as a connection to the articulated joint 17 on the rear carriage, so that additional space is created on the front carriage, for example for accommodating a drive unit in the form of a transverse motor or a longitudinal motor in the hatched area 41 . The steering actuation means not shown in FIG. 3 for the articulation and for the steering knuckle are described below in connection with the example according to FIGS . 4 and 4a.

Fig. 4, 4a zeigen eine mechanische Kopplung einer hydraulisch betätigten Knicklenkung mit der Achsschenkellenkung. Aufgrund der Halbierung des üblichen Knickwinkels kann die Einknickung der beiden Fahrzeugteile 10 und 12, die üblicherweise mit zwei Knickzylindern gelenkt werden, mittels eines einzigen Knickzy linders 22 erfolgen. Eine rückwärtige Verlängerung des Vorder wagens 10 bildet einen Lenkstock 30, mit einer Länge l/2 von ungefähr der Hälfte des Abstandes "l" zwischen Knickgelenk 17 und Hinterachse 14. Der Lenkstock ist über einzelne Spurstangen 31 mit Lenkhebeln 32 der Achsschenkel verbunden. Die Lenkhebel 32 weisen ebenfalls eine Länge von ungefähr l/2 auf. Fig. 4, 4a show a mechanical coupling of a hydraulically actuated articulated steering with double-pivot steering. Due to the halving of the usual articulation angle, the two vehicle parts 10 and 12 , which are usually steered with two articulation cylinders, can be buckled by means of a single Knickzy cylinder 22 . A rearward extension of the front carriage 10 forms a steering column 30 , with a length l / 2 of approximately half the distance "l" between the articulated joint 17 and the rear axle 14 . The steering column is connected to steering levers 32 of the steering knuckles via individual tie rods 31 . The steering levers 32 also have a length of approximately 1/2.

Claims

1. Work vehicle, in particular wheel loader, with a front end ( 10 ) supported over the wheels of a rigid axle ( 13 ) and a rear end ( 12 ) supported over the wheels of a steering axle ( 14 ), which by means of a steering drive around a common articulated joint ( 17 ) in ver different articulated steering angles are adjustable, the steerable by means of a steering knuckle wheels of the steering axis ( 14 ) by coupling with the articulated steering are adjusted synchronously with the articulated steering movements, characterized in that the largest articulated steering angle (α / 2) to about half that in such Work vehicle usual angular amount (α) is limited,

- That both steering knuckles of the rear wheels have steering levers ( 32 ) and by means of tie rods ( 31 ) to a rear of the front end ( 10 ) in the area between the articulated joint ( 17 ) and steering axis ( 14 ) projecting, a steering column ( 30 ) forming extension are articulated.

2. Work vehicle according to claim 1, characterized in that the length of the steering stock ( 30 ) projecting beyond the articulated joint (17) and the length of the steering lever ( 32 ) in each case approximately half the distance between the steering axis ( 14 ) and the articulated steering axis ( 17 ) correspond.

3. Work vehicle according to claim 1 or 2, characterized net that the maximum kink angle (α / 2) at least about 20 ° is.

4. Work vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that a front loading, forklift or other working device is arranged on the front end ( 10 ).

5. Work vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the steering geometry is designed so that the wheels of the front axle ( 13 ) and the rear axle ( 14 ) drive under different wheel tracks at the same track width in the articulated state.