DE3026114A1

DE3026114A1 - Vorrichtung zur schwingungsisolierung der fahrerkabine eines schleppers

Info

Publication number: DE3026114A1
Application number: DE19803026114
Authority: DE
Inventors: Jon Kevin Ochsner
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1979-07-31
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1981-02-05
Also published as: ES493855A0; AU5762980A; FR2462284B1; FR2462284A1; GB2054486B; CA1148582A; AR228260A1; AU532665B2; MX152693A; ES8105655A1; US4271921A; DE3026114C2; JPS5621975A; GB2054486A

Description

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Vorrichtung zur Schwingungsisolierung der Fahrerkabine eines

Schleppers

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schwingungsisolierung der Fahrerkabine eines Schleppers mit einer Tragvorrichtung, die aus einem oberen/gegen die Oberseite des Rahmens der Fahrerkabine und einem unteren, gegen die Unterseite des Rahmens anliegbaren, über ein Feststellelement sicherbaren Schwingungsisolierungselement, gebildet ist, wobei sich das untere Schwingungsisolierungselement mittel- oder unmittelbar auf dem Fahrgestell des Schleppers abstützt.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur Schwingungsisolierung der Fahrerkabine eines Schleppers bekannt (US-PS 3 797 604), die zur Schwingungsisolierung eines Fahrersitzes auf dem Fahrgestell des Schleppers dient und zwei beiderseits einer Halterung vorgesehene elastische Schwingungsisolierungsteile aufweist, die über einen Schraubenbolzen mit dem Fahrgestell des Schleppers verbunden sind. Dadurch können die von dem Boden ausgehenden Stöße bzw. die von der Verbrennungskraftmaschine ausgehenden Schwingungen teilweise absorbiert werden. Da jedoch der Rahmen bzw. das Fahrgestell des Schleppers eine eigene Schwingung aufweist und die von den Rädern beim Arbeitseinsatz ausgehenden Stöße sich mit den Eigenschwingungen des Fahrgestells überlagern können, treten leicht Resonanzschwingungen auf, die über die Schwingungsisolierungselemente nicht ausreichend absorbiert werden können, so daß die Bedie-. nungsperson starken Schwingungsausschlägen ausgesetzt ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Fahrerkabine über Schwingungsisolierungselemente derart abzustützen, daß die Eigenfrequenz und die induzierte Frequenz einen derartigen Amplitudenabstand untereinander aufweisen, daß Resonanzschwingungen ausgeschaltet werden können. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst worden,

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daß im Bereich der Tragvorriphtung (Befestigungselement) ein weiteres Schwingungsisolierungselement (Ringkörper) mit einer Einstellvorrichtung (Schraube) derart verbunden ist, daß die Eigenfrequenz der Fahrerkabine gegenüber der induzierten, vom Schlepper im Arbeitseinsatz ausgehenden Frequenz veränderbar ist. Durch die Verwendung einer Einstellvorrichtung, die mit Abstand^ zu der die Schwingungsisolierungselemente aufweisenden Tragvorrichtung angeordnet ist, kann auf einfache Weise eine Einstellung der Federkennraten, der beiderseits · des Rahmens angeordneten Schwingungsisolierungselemente vorgenommen werden, so daß die Eigenfrequenz des Fahrgestells bzw. der Fahrerkabine gegenüber der induzierten Frequenz, die beim Arbeitseinsatz über die Bodenberührung der Laufräder auf den Schlepper bzw. die Fahrerkabine übertragen werden, verändert werden. Hierzu ist es vorteilhaft, daß die Einstellvorrichtung aus einem Schraubenbolzen und einem federelastischen Tragteil gebildet ist, wobei das federelastische Tragteil auf den Schraubenbolzen aufsteckbar ist und mit seiner Oberseite gegen den Schraubenkopf und mit seiner Unterseite gegen die Fahrerkabine mittel- oder unmittelbar anliegt, wobei der Schraubenbolzen in eine Bohrung am Fahrgestell einschraubbar ist. Durch Verstellen des Schraubenbolzens,der neben der Tragvorrichtung angeordnet ist, können die beiden Schwingungsisolierungselmente der Tragvorrichtung weiter vorgespannt' bzw. entlastet werden. Dadurch kann eine Phasenverschiebung der Eigenfrequenz des Fahrgestells bzw. der Fahrerkabine gegenüber der induzierten Frequenz vorgenommen werden und somit ohne weitere Veränderung am Fahrzeug eine Resonanzschwingung vermieden werden.

Hierzu ist es vorteilhaft, daß das Tragteil (Ringkörper) auf der Oberseite das Rahmens der Fahrerkabine angeordnet ist und die Unterseite des Rahmens mit der Oberseite des Fahrgestells einen Zwischenraum bildet, in dem das untere, auf dem Feststell-•element angeordnete Schwingungsisolierungselement und eine ebenfalls auf dem Feststellelement aufsteckbare Distanzbuchse angeordnet ist. Vorteilhaft ist es ferner daß die Federkonstante des Tragteils (Ringkörper) größer oder kleiner ist als die Federkonstanten der beiderseits des Rahmens (Winkelhalterung) angeordneten Schwingungsisolierungselemente. Da die aus dem Schraubenbolzen

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bestehende Einstellvorrichtung über das federelastische Tragteil, das beispielsweise als Gummikörper ausgebildet sein kann, mit dem Rahmen der Fahrerkabine verbunden ist, werden die von dem Fahrgestell ausgehenden Schwingungen absorbiert. Durch die Verwendung der beiderseits des Rahmens vorgesehenen Schwingungsisolierungselemente der Tragvorrichtung können die Eigenfreguenzen der Fahrerkabine bzw. des Fahrgestells absorbiert werden. Durch Verstellen
der Schraube der Einstellvorrichtung wird beispielsweise das federelastische Tragteil weiter vorgespannt, während das untere Schwingungsisolierungselement der Tragvorrichtung entlastet wird. Dabei ist es vorteilhaft, daß die Federkennraten der einzelnen Schwingungsisolierungselemente und des federelastischen .Tragteils unterschiedlich groß sind.Da bei bestimmten Reifen die induzierte Frequenz in etwa 3,2 fach größer ist als die Fahrgeschwindigkeit des Schleppers pro Std. bei normalem Arbeitseinsatz, kann bei Abweichung der Frequenz bei der entsprechenden Fahrgeschwindigkeit über die
Einstellvorrichtung eine entsprechende Anpassung vorgenommen werden, so daß in einem bestimmten Fahrgeschwindigkeitsbereich Resonanzschwingungen ausgeschlossen werden können.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Schwingungsisolierung einer Fahrerkabine eines Schleppers nach der Erfindung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Rückansicht eines Schleppers mit Fahrerkabine und den Schwingungsisolierungselementen

Fig. 2 eine Teilansicht einer Tragvorrichtung zur Verbindung der Fahrerkabine mit dem Fahrgestell des
Schleppers und einer zugehörigen Einstellvorrichtung.

Bezugnehmend auf Abb. 1 wird ein Schlepper 10 mit einem Fahrgestell 12 gezeigt. Das Fahrgestell 12 wird an seinem hinteren Ende durch zwei Laufräder 16 abgestützt, die auf Achsen montiert sind, welche außen bis über die Achsgehäuse 18 und 20 hinausreichen. Die Laufräder 16 weisen Profile 22 mit Noppen 24 auf. Auf der Rückseite des Fahrgestells 12 befindet sich eine Zugöse 28 zum Anschluß von Arbeits-

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Eine Fahrerplattform 30 weist eine Fahrerkabine 31 auf, die mit einer vor einem Sitz 34 angebrachten Bedienungskonsole 32 ausgerüstet ist. Die Bedienungskonsole 32 ist durch Halterungen (nicht sichtbar) zu denen Schwingungsisolierungselemente gehören mit dem Fahrgestell 12 verbunden.

Bei der Rückseite der Fahrerkabine 31 befinden sich nach unten geneigte Rahmenteile 38 und 40 der Fahrerkabine. Eng mit den Rahmenteilen verbunden sind untere, sich in Fahrtrichtung erstreckende, Durchdringungen aufweisende Winkelhalterungen 42 und 44, die in waagerechter Stellung angeordnet sind. Zwei Schwingungsisolierungselemente 46 und 48 verbinden die Rahmenteile 38 und 40 mit den linken und rechten Achsgehäusen 20 und 18, um somit die Rückseite der Fahrerkabine 31 oberhalb des Fahrgestells 12 abzufangen.

Die Schwingungsisolierungselemente 46 und 48 (Abb. 2) weisen.je ein Befestigungselement 50 auf. Ein zusätzliches Befestigungselement 53 befindet sich im Bereich des ersten Befestigungselement :50.

Das Befestigungselement 50 besteht aus einem oberen und einem unteren Ringkörper 54 und 56, die je eine zentrale Bohrung zur Aufnahme je eines Befestigungsbolzens 58 aufweisen. Die Ringkörper und 58 können zur Aufnahme des Befestigungsbolzens 58 mit Buchsen ausgerüstet werden. Die Ringkörper 54 und 56 sind beiderseits der Winkelhalterung 42 angeordnet und ihre Bohrungen fluchten mit einer Bohrung 60 in der Winkelhalterung 42.

Der untere Ringkörper 56 liegt oberhalb des Achsgehäuses und ist mit ihm über eine Distanzbuchse 62 und eine Unterlegscheibe 64 verbunden. Eine weitere Unterlegscheibe 66 liegt auf dem Ringkörper •Eine zylindrische Buchse 68 nimmt den Ringkörper 56 auf.

Der Befestigungsbolzen 58 sichert die Ringkörper 54 und 60 beiderseits der Halterung 42. Das untere Ende des Befestigungsbolzens

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ist in ein Bohrloch 70 tief eingeschraubt, das sich im oberen Bereich des Achsgehäuses 20 befindet, um die Ringkörper 54 und 56 zwischen den Unterlegscheiben mit Vorspannung zusammenzupressen. Die Ringkörper 54 und 56, die aus härtegeprüftem Naturkautschuk bestehen können, gewährleisten eine Schwingungsisolierung zwischen der Fahrerkabine 31 und dem Fahrwerk des Schleppers 12. Die Distanzbuchse g2 ist lang genug, um die Rückseite der Fahrerkabine oberhalb des Fahrgestells 12 in geeignetem Abstand abzustützen. Einstellbare Befestigungselemente 52, die den Schwingungsisolierungselementen 46 und 48 zugeordnet sind, weisen einen Ringkörper 72 mit einer Distanzhülse 74 auf, der in eine Bohrung des Ringkörpers 72 eingepaßt ist. Eine dünne Unterlegscheibe 76 sitzt zwischen der Halterung 42 und dem Ringkörper 52 und soll ein Herausrutschen der Distanzhülse 74 aus dem Ringkörper 52 verhindern. Eine Buchse 77 umgibt den Ringkörper 72 und fluchtet mit einer Bohrung 78 in der Halterung 42. Eine Unterlegscheibe 80 sitzt auf dem Ringkörper 72 und eine einstellbare Schraube 82 sichert die Unterlegscheiben 76 und 80 und den Ringkörper 72. Das untere Ende der Schraube 82 ist in eine Bohrung 84 im Achsgehäuse 20 geschraubt. Die Schraube 82 ist vorgespannt und preßt den Ringkörper 72 zwischen der Winkelhalterung 42 und der Unterlegscheibe 80 zusammen. Wie aus Abb. 2 ersichtlich, kann das Befestigungselement eingestellt werden, um den Anpreßdruck zu erhöhen oder zu vermindern, indem die Schraube 82 weiter oder weniger weit in die Bohrung 84 hineingedreht wird. Hierbei wird auch die Federkonstante des Befestigungselementes 52 erhöht oder vermindert, je nachdem, ob der Ringkörper 72 beim Einstellen der Schraube 82 festgezogen oder gelockert wird.

Bei der gewünschten Ausführungsart sollte der Ringkörper 72 aus härtegeprüftem Naturkautschuk gebildet sein. Die äußere untere Phase bzw. Andrehung 86 und die gegenüber liegende obere innere Phase 88 des Ringkörpers bilden mit der Horizontalen einen Winkel von 45°.

Erfahrungsgemäß liegt die Eigenfrequenz oder Resonanzfrequenz (f=s~¹) einer schwingungsisolierten Fahrerkabine eines Schleppers zwischen 0 und 40 Hertz, wobei das größte Schwingungsprob]em im

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Meßbereich zwischen 5 und 15 Hertz liegt.'Die Resonanzfrequenz unterscheidet sich von Schlepper zu Schlepper und ist abhängig von Faktoren wie z.B. dem Typ der verwandten Befestigungselemente und der Masse der Fahrerkabine. Bei einem typischen Reifenprofil (siehe Abb. 1) ist die induzierte Frequenz aufgrund der Bodenberührung der Noppen 24 in etwa 3,2 fach so hoch wie die Fahrgeschwindigkeit des Schleppers pro Std. Aus diesem Grunde treten ernste Schwingungsprobleme gewöhnlich vermehrt bei einer Schleppergeschwindigkeit zwischen 4 und 12 km/h auf, die in etwa der normalen Fahrgeschwindigkeit eines Schleppers beim Arbeitseinsatz entspricht.

Die Fahrerkabine 31 auf ihren Befestigungsvorrichtungen ist ein Feder- und Massesystem mit einer resonanzabhängigen Frequenz, die sowohl von der Masse als auch von der Federkonstante der Befestigungselemente abhängt. Durch Verstellen der Schrauben 82 kann eine Abänderung der Federkonstanten und somit der resonanzabhängigen Frequenz der Fahrerkabine erzielt werden. Wenn die Fahrekabine 31 auf ihren Befestigungselementen z.B. eine Resonanzfrequenz von f=8 Hertz bei 6,5 km/h aufweist, so kann die Bedienungsperson des Schleppers annehmen, daß eine Störung vorliegt, da die Reifenprofile bei einer Geschwindigkeit von ca. 6,5 km/h nicht die errechenbare Frequnz erzeugen. Möchte die Bedienungsperson bei dieser Geschwindigkeit arbeiten, so kann die Störgröße bzw. der Schwingungsausschlag durch Anziehen der Schrauben 82 und durch Zusammenpressen der Ringkörper 56 und 72 reduziert werden. Auf diese Weise erhöht sich sowohl die Federkonstante als auch die Eigenfrequenz der Fahrerkabine, die dann über der durch die Reifenprofile am Fahrgestell erzeugten Frequenz liegt. Dadurch wird die Geräuschbelästigung und eine tibermäßige Bewegung der Fahrerkabine verhindert. Außerdem ist-es möglich, die angezogenen Schrauben 82 zu lockern, um die Ringkörper 56 und 72 zu entlasten und die Federkonstahte zu verringern ■und somit die Eigenfrequenz unter die induzierte Frequenz abzusenken. Das einstellbare Befestigungselement 52 ermöglicht also

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eine Entfernung der Resonanzfrequenz der Fahrerkabine von den hohen Frequenzen/ die vom Fahrgestell ausgehen,bzw. die durch Bodenberührung entstehen. Hierdurch können störender Lärm und Erschütterungen der Fahrerkabine herabgesetzt werden. Die Bedienungsperson kann die Fahrerkabine tatsächlich so abstimmen, daß, sie den jeweiligen Arbeitsbedingungen und ihren persönlichen Bedürfnissen angepaßt ist. So wurden z.B. einige typische Resonanzprobleme der Fahrerkabine dadurch vermindert, daß man die Schrauben 82 so verstellte, daß die Federkonstante ca. 2 1/4 so groß wurde, wie die Federkonstante der herkömmlichen Befestigungselemente. Die Heraufsetzung der Federkonstante für die Schwingungsisolierung des Befestigungselementes über die Resonanzfrequenz war für die Bedienungsperson letztlich kaum Wahrnehmbar, da die Gesamtfrequenz herabgesetzt wurde.

Im Ausführungsbeispiel sind einstellbare Befestigungselemente 52 allerdings nur an den beiden hinteren erschütterungsfreien Befestigungselementen 50 vorgesehen. Einstellbare Befestigungsvorrichtungen könnten allerdings auch bei den vorderen Befestigungselementen oder an anderen Stellen zwischen der Fahrerkabine und dem Fahrgestell des Schleppers vorgesehen werden.

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Claims

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Patentansprüche

Vorrichtung zur Schwingungsisolierung der Fahrerkabine eines Schleppers mit einer Tragvorrichtung, die aus einem oberen, * gegen die Oberseite des Rahmens der Fahrerkabine und einem unteren, gegen die Unterseite des Rahmens anliegbaren/ über ein Feststellelement sicherbaren Schwingungsisolierungselement gebildet ist, wobei sich das untere Schwingungsisolierungselement mittel- oder unmittelbar auf dem Fahrgestell des Schleppers abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Tragvorrichtung (Befestigungselement 50) ein weiteres Schwingungsisolierungselement (Ringkörper 72) mit einer Einstellvorrichtung (Schraube 82) derart verbunden ist, daß die Eigenfrequenz der Fahrerkabine gegenüber der induzierten, vom Schlepper im Arbeitseinsatz ausgehenden Frequenz veränderbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung aus einem Schraubenbolzen (82) und einem federelastischen Tragteil (Ringkörper 72) gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das federelastische Tragteil (Ringkörper 72) auf den Schraubenbolzen (82) aufsteckbar ist und mit seiner Oberseite gegen den Schraubenkopf und mit seiner Unterseite gegen die Fahrerkabine (20) mittel- oder unmittelbar anliegt, wobei der Schraubenbolzen in eine Bohrung am Fahrgestell (12) eingeschraubt ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragteil (Ringkörper 72) auf der Oberseite des Rahmens (38, 40) der Fahrerkabine (31) angeordnet ist und die Unterseite des Rahmens mit der Oberseite des Fahrgestells einen Zwischenraum bildet, in dem das untere, auf dem Feststellelement

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(Befestigungsbolzen 58) angeordnete Schwingungsisolierungselement (Ringkörper 56) und eine ebenfalls auf dem Feststellelement aufsteckbare Distanzbuchse (62) angeordnet ist.

Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An- , Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante des Tragteils (Ringköper 72) größer oder kleiner ist als die Federkonstanten der beiderseits des Rahmens (Winkelhälterung 42) angeordneten Schwingungsisolierungselemente (Ringköper 54, 65).

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