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Vorrichtung zur Erhöhung der Fahrsicherheit von Kraftfahrzeugen auf nassen, verschneiten oder vereiseen Fahrbahnen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung der Fahrsicherheit von Kraftfahrzeugen auf nassen, verschneiten oder vereisten Fahrbahnen mit einem oder mehreren im Fahrgestell symmetrisch zur Fahrzeuglängsmittelachse im Abstand über der Fahrbahn aufgehängten und im Bedarfsfall gegen diese bis zur druckbeaufschlagten Auflage absenkbar gelagerten Rollkörper mit die Reibung erhöhenden Greifgliedern.
Das Hauptmerkmal dieser Vorrichtung besteht darin, dass der bzw. die Rollkörper in bzw. möglichst nahe der Längsmittelebene des Fahrzeuges auf die Fahrbahn absenkbar und mit dem Fahrzeugantrieb bzw. dessen Hauptwelle oder mit der Hinterradwelle kuppelbar sind und so entweder als zusätzliches Antriebsglied zu den getriebenen Fahrzeugrädern oder als angetriebene Bremshilfe und Gleitschutz einschaltbar sind.
Um nun entweder für den Beginn des Anfahrens eines Kraftfahrzeuges oder eines Bremsvorganges den Auflagedruck des bzw. der Rollkörper zu erhöhen, wird gemäss der Erfindung eine Anpressvorrichtung zwischen einen sich oben mittels einer oder mehrerer Federn am Chassis des Fahrzeuges abstützenden Hebeund Senkmechanismus und dem bzw. den Rollkörpern eine mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch oder hydraulisch steuerbare Anpressvorrichtung zwischengeschaltet ist, deren Stellglieder mit den Rollkörpern bedarfsweise kuppelbar sind und im gekuppelten Zustand unter der lebendigen Energie der Rollkörper zur Erhöhung des Auflagerdruckes auf der Fahrbahn entgegen der Wirkung der Feder des Hebe- und Senkmechanismus verstellbar sind.
Eine solche Anpressvorrichtung verleiht den Rollkörpern jenes Höchstmass an Auflagerreibung und damit auch jenes Angriffsmoment auf der Fahrbahn, dass der beabsichtigte Start oder Bremsvorgang mit grosser Sicherheit ausführbar ist.
Diese Anpressvorrichtung kann gemäss der Erfindung aus einem Gelenkdreieck mit mindestens einem in seiner wirksamen Länge mittels mehrerer mit den Rollkörpern auf Drehung bedarfsweise kuppelbaren Stellgliedern veränderbarer Gelenkschenkel bestehen, der im gekuppelten Zustand der Stellglieder entweder auf den die Rollkörper tragenden Schwenkrahmen oder auf einem an dessen Ende schwenkbar gelagerten und die Rollkörper tragenden Druckrahmen zur Erhöhung des Auflagerdruckes der Rollkörper einwirkt.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Anpressvorrichtung veranschaulicht u. zw. zeigt die Fig. 1 eine Frontalansicht der Vorrichtung von der Fahrzeugrückseite gesehen mit strichpunktiert angedeuteten Fahrzeughinterrädern. Die Fig. 2 und 3 zeigen die wesentlichen Teile der einen Ausführungsform der Anpressvorrichtung im Aufriss von der Seite und im Grundriss. Die zweite Ausführungsform der Anpressvorrichtung ist in den Fig. 4 und 5 im Aufriss von der Seite und in Rückansicht auf die Fahrzeugrückfront veranschaulicht, wobei nur die linke Hälfte der Vorrichtung dargestellt ist. Die Fig. 6 zeigt eine Einzelheit der Schaltelemente schematisch in Ansicht.
In den Fig. 7 und 8 sowie 9 und 10 sind zwei Ausführungsformen mehrgliedriger Rollkörper im teilweisen Axialschnitt und Querschnitt dargestellt.
Die Hebe-und Senkvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem auf der horizontalen Achse 1 vertikal verschwenkbar gelagerten Schwenkrahmen 2, der zum Tragen des bzw. der Rollkörper 3 bestimmt ist. Die Schwenkrahmenachse 1 sitzt in den unteren Enden von nach unten ragenden Armen 4 eines Rahmens. dessen
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kerungshaken 7 sind als Gewindemuttern ausgebildet und können durch Drehen einer mit Gegengewinde versehenen Schraubenspindel 8 gegeneinander oder auseinander bewegt und dabei entweder in Rasten 9 des Fahrge- stelles 10 eingerückt oder aus diesen herausgezogen werden. Auf diese Weise kann der die Schwenkachse
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1 tragende Rahmen 4,5 unterseitig am Fahrgestell 10 eines Fahrzeuges quer zu dessen Längsrichtung starr jedoch lösbar angebracht werden.
Ein gleicher Rahmen 11,12 ist auch für die Hebe- und Senkeinrichtung ebenfalls mittels der durch eine Schraubenspindel 8 gegeneinander bewegbaren Verankerungshaken 7 unterseitig am Fahrgestell 10 zu befeftigen. Dieser Rahmen 11 hat ausser dem horizontalen Schenkel 11 nur zwei vertikale Führungen 12 für zwei in ihnen vertikal verschiebbare Tragstangen 13, deren obere Enden zu je einen Bund 14 und deren untere Enden zu Lagerköpfen 15 für eine horizontal gelagerte Schraubenspindel 16 ausgebildet sind. Die Schraubenspindel 16 hat ein Links- und ein Rechtsgewinde für je eine Schraubenmutter 17.
Jede dieser beiden Muttern 17 steht durch je einen Lenker 18 bzw. 19 mit einem oberen Stützbalken 20 und mit einem unteren Druckbalken 21 in gelenkiger Verbindung, so da13 der Stützbalken 20 und der Druckbalken 21 von zwei Storchenschnabelgelenken 18,19 in einer horizontalen Lage im Abstand ober-und unterhalb der Schraubenspindel 16 getragen werden. Der Stützbalken 20 stützt sich mit einer Druckfeder 22 am horizontalen Rahmenschenkel 11 ab. Der untere Druckbalken 21 dagegen ist z. B. durch zwei Lenker 23 mit dem Schwenkrahmen 2 in zwangsläufiger Verbindung, wobei die Lenker23 durch je zwei Bolzen 24 (Fig. 2) am Druckbalken und am Schwenkrahmen 2 gelenkig befestigt sind.
Die Schraubenspindel 16 wird mittels einer ansteckbaren Kurbel 25 gedreht, um die beiden Schraubenmuttern 17 zueinander oder voneinander zu bewegen und damit die Storchenlenker 18,19 zu öffnen oder zu schliessen. Beim Öffnen der Storchenlenker 18,19 bzw. bei ihrem Auseinanderspreizen wiLd der Schwenkrahmen 2 nach unten verschwenkt, bis der bzw. die Rollkörper 3 auf die Fahrbahn aufsetzen. Werden jedoch die beiden Schraubenmuttern 17 auseinanderbewegt, dann schwenken auch die Storchen- lenker 18,19 gegeneinander und schwenken dabei den Schwenkrahmen 2 nach aufwärts, um-die Rollkörper 3 von der Fahrbahn abzuheben. Die verschiebbaren Tragstangen 13 ruhen dabei mit ihren Bunden 14 auf den Führungen 12 auf und halten die Hebe- und Senkeinrichtung entgegen der Wirkung der Feder22 des Stützbalkens 20 fest.
Der Schwenkrahmen 2 trägt an seinem äusseren Ende die Anpressvorrichtung für die Rollkörper 3. Diese besteht aus einem Gelenkdreieck mit einem in seiner wirksamen Länge veränderbaren Schenkel. Zu diesem Zweck hat der Schwenkrahmen 2 am freien Ende seiner Längsschenkel ausser einem Gelenkauge 26 noch einen in der Schenkelebene rechtwinkelig abstehenden starren Arm 27 mit einem zweiten Gelenkauge 28. An den unteren Gelenkaugen 26 der Schwenkrahmenarme ist ein zweiter kurzer Doppel-T-förmiger Rahmen 29, 30 vertikal schwenkbar gelagert, dessen parallele Rahmenschenkel 29 an je einem Auge 26 der Schwenkrahmenarme vertikal schwenkbar gelagert und mit ihrem andern am äusseren Armende vorgesehenen Auge die Welle 31 des bzw. der Rollkörper 3 tragen.
Diese Welle 31 hat auf der einen Seite der Rollkörper 3 ein Kettenzahnrad 32, das durch eine Zahnradkette 33 mit einem an einen Gelenkzapfen 34 frei drehbar sitzenden Kettenzahnrad 35 verbunden ist. Dieser Kettentrieb 32, 35 dient zum Antrieb der beiden eine Einheit bildenden Rollkörper 3 und steht über die Kegelzahnräder 36-39 mit einem frei drehbar auf der Schwenkachse 1 des Schwenkrahmens 2 gelagerten weiteren Zahnrad 40, z. B. einem Kettenzahnrad in Verbindung, das mittels einer nicht dargestellten Kette von einem Getriebezahnrad des Fahrzeugantriebes in Drehung versetzt wird. Sämtliche Kegelzahnräder 36-39 sind an dem einen Rahmenschenkel des Schwenkrahmens 2 gelagert, wogegen die Elemente der Anpressvorrichtung am andern parallelen Rahmenschenkel angeordnet sind.
Die Welle 31 der Rollkörper 3 ragt auf der Seite der Anpressvorrichtung ein Stück über den Druckrahmen 29, 30 seitlich vor und greift in eine Nabe 41 eines den Spindeldruck übertragenden Lagerstückes 42 für eine zur Welle 31 radial stehende Schraubenspindel 43'ein. Diese Spindel 43 trägt an ihrem der Welle zugewendeten Ende u. zw. zwischen der Nabe 41 und dem Lagerarm 44 des Lagerstückes 42 ein Kegelzahnrad 45, in dessen Verzahnung ein auf der Welle 31 der Rollkörper 3 axial verschiebbares, jedoch auf Drehung mit der Welle 31 gekuppeltes Kegelzahnrad 46 eingreift.
Dieses Kegelzahnrad 46 ist zwischen dem einen Schenkel 29 des Druckrahmens und der Nabe 41 des Lagerstückes 42 gelagert und besitzt in seiner Nabe eine Ringrille 47 für den Zapfen eines Wwelhebels 48, der am Druckrahmen 29,30 schwenkbar gelagert ist und durch einen Bowdenzug 49 od. dgl. mit einem auf der Schwenkrahmenachse 1 frei drehbar sitzenden Hebel 50 zugfest verbunden ist. Dieser Hebel50 steht gemäss Fig. 6 über einen Bowdenzug 51 mit einem Stellhebel 52 in Verbindung, durch dessen Betätigung das auf der Welle 31 axial verschiebbar sitzende Kegelzahnrad 46 in oder ausser Eingriff mit dem Kegelzahnrad 45 der Schraubenspindel 43 gebracht werden kann, welche das in seiner wirksamen Länge verstellbare Glied des Gelenkdreiecks darstellt.
Diese, Schraubenspindel 43 greift in eine im Gelenk 28des Schwenkrahmenschenkels 27 drehbar gelagerte Schraubenmutter 53 ein und stellt den dritten Schenkel eines noch vom Druckrahmenschenkel 29 und einem kurzen Armknie 27. des Schwenkrahmenschenkels2 gebildeten Gelenkdreiecks dar, dessen Gelenkpunkte aus der Welle 31 der RollkÖIper 3, dem Schwenkzap- fen 34 des Druckrahmens 29,30 und dem Gelenk 28 der Schraubenmutter 53 bestehen. Das Gelenkdreieck
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ist in seiner Normalstellung, wenn ein Anschlag 54 des Druckrahmens 29,30 stirnseitig am Schwenkrah- menschenkel 2 gemäss Fig. 2 anliegt. In diesem Fall liegen der Schwenkrahmen 2 und der Druckrah- men 29, 30, wie Fig. 2 zeigt, in der Strecklage.
Wird jedoch durch Drehen der Schraubenspindel 43 in der Schraubenmutter 53 ihre wirksame Länge vergrössert, so dass der Abstand der Welle 31 vom Muttergelenk 28 gegenüber dem in der Normallage des Gelenkdreiecks vergrössert ist, so wird damit ein Abwärts- schwenken des Druckrahmens 29,30 und damit der Rollkörper 3 erreicht. In diesem Falle schliessen dann der Schwenkrahmen 2 und der Druckrahmen 29,30 eine. 1 mehr oder minder grossen stumpfen Winkel ein, der durch die in der Zeichnung strichpunktiert angedeutete Lage des Druckrahmens deutlich in Erschei- nung tritt.
Es ist nun von wesentlicher Bedeutung, dass die Steuerung dieses Gelenkdreiecks von den Rollkör- pern 3 selbst erfolgt u. zw. derart, dass diese im Augenblick der von Hand aus miteinander kuppelbaren
Kegelzahnräder 45,46 ihr Drehmoment auf die Schraubenspindel 43 übertragen, so dass diese sich nicht nur dreht, sondern auch in der Mutter 53 zurückschraubt, wodurch ihre wirksame Länge und damit der
Anpressdruck der Rollkörper 3 auf der Fahrbahn zusehen wachsen. Wenn die Rollkörper 3 richtig greifen, kann das Kegelzahnrad 46 von Hand aus mittels des Handhebels 52 ausgerückt werden, so dass die Verbin- dung der Rollkörper 3 mit der Schraubenspindel 43 wieder unterbrochen ist.
Das Rückführen des Druck- rahmens 29, 30 in seine in Fig. 2 dargestellte Normallage kann entweder durch Rückdrehen der vorher vom Boden abgehobenen Rollkörper 3 oder mittels einer Torsionsfeder 55 erfolgen, die durch die Spindel- drehung gespannt wurde.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anpressvorrichtung geht aus den Fig. 4 und 5 hervor.
Hier ist die Schwenkachse 1 des Schwenkrahmens 2 in Lagerschildern 56 zweier Seitenrahmen 57 drehbar gelagert, die einem Rahmengestell 58 angehören, das mittels zweier durch je eine Schrauben- spindel 8 mit gegenläufigen Gewinden gegeneinander oder auseinander schiebbare Haken 7 unterseitig am
Fahrgestell 10 lösbar befestigt werden kann. Die Seitenrahmen 57 haben je eine vertikale, als Gleitschiene ausgebildete Rahmenleiste, auf der je eine Gleitbacke 59 eines sogenannten Druckbalkens 21 sitzt.
Der Druckbalken 21 ist in der bereits beschriebenen Weise mit der Hebe- und Senkeinrichtung verbunden und zu diesem Zweck über je zwei Storchenschnabellenkerpaare 18,19 mit je einer Schraubenmutter 17 und dem Stützbalken 20 in Verbindung, der sich beispielsweise mittels Blattfederpaketen 22 oben an einer Querleiste 58 des Rahmengestells oder des Fahrgestelles 10 des Fahrzeuges abstützt. Die Querleiste 58 hat zu diesem Zweck besondere Federwiderlager 60. Die beiden Schraubenmuttern 17 der Lenker 18, 19 sind durch ihre Schraubenspindel 16 miteinander verbunden, die mit gegenläufigen Gewinden die Schraubenmuttern 17 entweder gegeneinander zum Öffnen der Spreizwinkel der Storchenschnabellenker 18, 19 oder voneinander zum Verkleinern der Spreizwinkel bewegen kann.
In diesem Ausführungsbeispiel greift der Druckbalken 21 nicht durch Zwischenglieder 23, wie beim ersten Ausführungsbeispiel an, sondern es ist zwischen Druckbalken 21 und Schwenkrahmen 2 ein in seiner Form veränderbares Gelenkdreieckpaar zwischengeschaltet, dessen oberer Gelenkpunkt 61, an jeder Gleitbacke 59 des Druckbalkens 21 vorgesehen ist. Die beiden verstellbaren Lenker 62 des Gelenkdreiecks sind durch je ein Gelenk'63 mit Schraubenmuttern 64 verbunden, die in gegenläufige Gewinde einer
Schraubenspindel 65 eingreifen. Je eine Schraubenspindel 65 ist seitlich am Schwenkrahmen 2 in von den Rahmenlängsschenkeln seitlich abstehende Lageraugen 66 drehbar-gelagert und an dem zum Rollkörper 3 gerichteten Ende mit zwei auf ihr axial verschiebbaren, jedoch auf Drehung gekuppelten Kegelzahnrädern 67,68 versehen.
Die beiden Kegelzahnräder 67,68 sind voneinander so weit entfernt, dass sie aus einer mittleren Ausrückstellung in ein auf der Welle 31 der Rollkörper 3 festsitzendes Kegelzahnrad 69 wechselweise eingerückt und so mit den Rollkörpern 3 in Verbindung gebracht werden können. Diese Ke- gelzahnräder 67,68 werden von einem Steuergestänge 70 gehalten und bewegt, das mit dem einarmigen Hebel 50 in Verbindung steht, der gemäss Fig. 6 auf der Schwenkhebelachse 1 frei drehbar sitzt und vom Handhebel 52 aus betätigbar ist.
In den Fig. 4 und 5 ist nur die eine Hälfte der Vorrichtung dargestellt und jene Hälfte, welche den Antrieb der Rollkörper 3 aufweist zur Vermeidung von Wiederholungen fortgelassen.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende : Es wird angenommen, dass der Druckbalken 21 mittels der Hebe-und Senkeinrichtung 16, 17, 18,19 soweit aus der angehobenen Lage abgesenkt wurde, dass die Rollkörper 3 die Fahrbahn gut berühren. Trotzdem will der Fahrer beim Anfahren den Anpress- druck der Rollkörper 3 auf der Fahrbahn noch weiter erhöhen. Er betätigt daher den Handhebel 52 und rückt damit eines der beiden Zahnräder 67, 68 in das Kegelzahnrad 69 der Rollkörper 3 ein. Im selben Augenblick übertragen die rotierenden Rollkörper 3 ihr Drehmoment auf die Schraubenspindel 65. welche die beiden Schraubenmuttern 64 und damit auch die Gelenkpunkte 63 der Lenker 62 zusammensackt.
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durch wird der Schwenkrahmen 2 weiter abgesenkt und der Abstand zwischen ihm und dem Druckbal- ken 21 erhöht. Dementsprechend vergrössert sich auch der Anpressdruck der Rollkörper 3 auf der Fahrbahn, weil die Blattfedern 22 dabei zusätzlich angespannt werden. Je nach Bedarf hat es der Fahrer daher in der Hand, durch Umstellen des Handhebels 52 das Kegelzahnrad 67 der Schraubenspindel 65 wieder auszuschalten. oder auch die Schraubenspindel zum Zwecke der Rückstellung der Anpressvorrichtung auf das andere Kegelzahnrad 68 umzuschalten. In diesem Fall treiben die Rollkörper 3 die Schraubenspindel 65 in entgegengesetzten Drehsinn an und bewirken dadurch die Rückstellung des Gelenkdreiecks.
Es sei noch darauf hingéwiesen, dass die Schraubenspindel 65 der Hebe- und Senkeinrichtung auchiber einen Kettentrieb 71,72 mit dem Fahrzeugantrieb in Verbindung gebracht werden kann, damit der Fahrer alle Steuer- und Antriebsbewegungen vom Führersitz aus dirigieren kann.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. sondern kann auch noch im Rahmen der Offenbarung beliebig anders gestaltet werden. So z. B. kann die Anpressvorrichtung vertikal über den Rollkörpern angeordnet werden. Es kann auch an Stelle der machanischen Kupplung der Zahnräder 45, 46 bzw. 67,68, 69 eine elektrische, elektromagnetische oder eine hydraulische Kupplung Anwendung finden, die durch ebensolche Steuerelemente vom Führersitz aus betätigbar sind. Wenn als Anpressvorrichtung z.. B. ein hydraulischer Presskolben Anwendung findet, dann kann dieser direkt über den Rollkörpern angeordnet werden.
Die Rückstellung der Anpressvorrichtung kann auch bei entsprechender Ausbildung der Schraubenspindel 43 unter dem Gewicht des Fahrzeuges erfolgen, zu dessen Unterstützung die Torsionsfeder 55 herangezogen wird.
Es wird auch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Anpressvorrichtung in Verbindung mit der Hand- oder Fussbremse des Kraftfahrzeuges gebracht werden kann und'von deren Schaltorgan aus betätigbar ist. Schliesslich sei noch bemerkt, dass die ganze Vorrichtung selbständig als Bremshilfe oder in Verbindung mit dem Fahrzeugantrieb auch als Antriebshilfe benützt werden kann.
Ein wesentlicher Faktor einer guten Reibungswirkung des Rollkörpers 3 ist seine Oberflächenbeschaffenheit und seine Schmiegungsfähigkeit. Damit nun der Rollkörper 3 sich an die Bodenunebenheiten gut anpassen kann, ist er, wie die Fig. 7 und 8 zeigen, erfindungsgemäss in mehrere nebeneinanderliegende miteinander und mit der Antriebswelle auf Drehung gekuppelte Ringe 75 unterteilt, die radial beweglich auf einer Nabe 76 sitzen und sich auf dieser z. B. mittels eines Luftpolsters77 oder mehrerer Schraubenoder Ringfedern abstützen. Die Nabe 76, welche auf der Antriebswelle 31 festsitzt, hat zwei mit ihr starr verbundene Deckscheiben 78, die sämtliche Ringe 75 seitlich halten. Jeder Ring hat z. B. an einer Radialfläche einen Zapfen 79, auf der andern einen radialen Schlitz 80 zur Aufnahme des Zapfens des benachbarten Ringes 75 oder der Deckscheibe 78.
Dadurch sind die Ringe untereinander und mit den Deckscheiben im Drehsinne verbunden aber trotzdem relativ zueinander radial beweglich. Die Mitnahme der Ringe kann aber auch durch den Luftpolster allein erfolgen. Jeder dieser Ringe kann den Bodenunebenheiten nachgeben und so eine dauernd wechselnde Anpassung des Rollkörperumfanges an die Unebenheiten der Fahrbahn gewährleisten.
Die Rollkörper können aber auch gemäss den Fig. 9 und 10 aus mehreren auf der Nabe fest sitzenden Ringen 75 mit eingebauten Greifklötzen 81 bestehen, die in Ausnehmungen 82 der Ringe entgegen dem Druck von Federn 83 radial verschiebbar sind und aus der Umfangsfläche der Ringe hervorragen. Da die Greifk1ötze 81 des einen Ringes zu den Greifklötzen 81 des andern Ringes in der Umfangsrichtung versetzt sind, wird ein dauernder Angriff des Rollkörpers auf der Fahrbahn gesichert.
Bei beiden Ausführungsformen wird der Reibungskoeffizient durch die besondere Ausgestaltung der Rollkörperoberfläche günstig beeinflusst. Der gleiche Effekt kann auch mit einem Rollkörper erreicht werden, der einen über die ganze Breite des Rollkörpers reichenden. Pneumatikmantel mit Luftschlauch aufweist. Es können auch mehrere mit je einem Luftschlauch versehene Pneumatikmäntèl auf der Rollkörpernabe sitzen. Bei richtiger Dosierung des Luftdruckes in den Luftreifen kann eine auf die Beschaffenheit der Unterlage bzw. der Fahrbahn abgestimmte Griffähigkeit beim Rollkörper erreicht werden.
Die Beschaffenheit der Rollkörper ist insbesondere bei der erfindungsgemässen Anpressvorrichtung von Bedeutung, weil durch deren Einschaltung der Auflagedruck des Fahrzeuges von den Laufrädern in die Längsmittelebene des Fahrzeuges verlegt wird und somit die ganze oder zumindest ein wesentlicher Teil der Belastung auf den Rollkörpern liegt, die die Schleudergefahr insbesondere bei vereisten Strassen beim Bremsen verringern.
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