DE1009497B - Fahrzeug mit Motorantrieb zum Befahren geneigter Flaechen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug mit Motorantrieb, das mit Mitteln zur Erhöhung der Bodenhaftigkeit des Fahrzeuges ausgestattet ist.

Die Größe der Bodenhaftung von Fahrzeugen ist durch Veränderung der sie bestimmenden Faktoren, nämlich erstens der Fläche der Triebelemente des Fahrzeuges, die den Boden berühren (z. B. Räder), zweitens des Reibungsgewichts, d. h. das über die Triebräderflächen verteilte Gesamtgewicht des Fahrzeuges, und drittens des Reibungskoeffizienten der Antriebselemente auf dem Boden variabel.

Die Veränderung dieser Faktoren ist möglich durch:

a) Vergrößerung des Reibungskoeffizienten, beispielsweise durch Wahl eines entsprechenden Untergrundes (Sand streuen od. dgl.),

b) Vergrößerung der Berührungsfläche der Triebelemente mit dem Untergrund (Gleisketten od. dgl.),

c) Vergrößerung des Gesamtgewichts und damit des Reibungsgewichts des Fahrzeuges.

Es ist bereits bekannt, unabhängig von diesen Möglichkeiten oder deren Kombination, die Bodenhaftung von Fahrzeugen zu vergrößern. So hat man z. B. ein Fahrzeug mit Flächen ausgestattet, die eine abwärts gerichtete Komponente mittels der das Fahrzeug umströmenden Luft erzeugen, wenn das Fahrzeug mit hohen Geschwindigkeiten fährt. Weiter hat man Fahrzeuge mit Mitteln versehen, die eine magnetische Wirkung auf metallische Flächen, wie Schienen od. dgl., ausüben. Solche Anordnungen sind aber insofern nachteilig, als einerseits die die abwärts gerichtete Luftdruckkomponente erzeugenden Flächen bei niedrigen Geschwindigkeiten des Fahrzeuges kaum wirksam werden und andererseits die magnetischen Mittel, die zwar unabhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges wirken, lediglich an metallischen Flächen haften.

Ferner ist eine Vorrichtung zur Erhöhung der Bodenhaftung mobiler Systeme, z. B. motorisch angetriebener Fahrzeuge, Riemengeschirr tragender Menschen usw., an geneigten Flächen bekannt, die sich der Luft als Stütze bedient. Diese bekannte Vorrichtung drückt das mobile System unabhängig von der Geschwindigkeit gegen den Boden. Die Antriebsmittel bestehen dabei aus einer Luftschraube, Raketen od. dgl., deren Wirkungsrichtung senkrecht zum Boden oder in einem fest eingestellten schrägen Neigungswinkel liegt. Durch diese Neigung der Wi rkurigsrichtung zum Boden wird die Kraft in eine senkrechte Komponente und in eine in der Längsachse des Systems nach vorn gerichtete Komponente zerlegt. Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung liegt darin, daß ein Einstellen des Neigungswinkels der die Bodenhaftung erhöhenden Vorrichtung entsprechend den jeweiligen unterschiedlichen Bodenverhältnissen Fahrzeug mit Motorantrieb zum Befahren geneigter Flächen

Anmelder:
Raymond Saulnier, Paris

Vertreter: Dr.-Ing. R. Meldau, Patentanwalt,
Harsewinkel (Westf.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. Juli 1951

Raymond Saulnier, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

und den zu befahrenden Steigungen nicht möglich ist.

Zwar sind bereits ganz allgemein Mittel zur veränderlichen Einstellung der Wirkungsrichtung einer aerodynamischen Kraft auch an Landfahrzeugen bekannt. Diese bekannten Mittel dienen jedoch lediglich dem Zweck, das Fahrzeug in einer gewählten Richtung fortzubewegen.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, diesen Mangel zu beseitigen und ein Fahrzeug zu schaffen, dessen Einrichtung zur Erhöhung der Bodenhaftung entsprechend den verschiedenen Anstellwinkeln, unter denen bei Berücksichtigung der jeweiligen Bodenverhältnisse bzw. der zu befahrenden Steigungen ein optimales Reibungsgewicht erzielt werden soll, einstellbar ist.

Danach wird durch die Erfindung ein Fahrzeug mit Motorantrieb zum Befahren geneigter Flächen vorgeschlagen, welches mit rollenden Tragelementen, die von den Antriebsmitteln betätigt werden, sowie mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer zum Boden hin gerichteten aerodynamischen Kraft ausgestattet ist, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig ist und außerdem Mittel aufweist, die ein Einstellen der Wirkungsrichtung dieser aerodynamischen Kraft gestatten.

Das wesentliche Kennzeichen des Fahrzeuges nach der Erfindung besteht darin, daß mit der Einrichtung eine Kraft erzeugt wird, die bei gegebenem Reibungskoeffizienten zwischen den Fahrzeugtragelementen und Untergrund so gerichtet ist, daß durch Erhöhung des Reibungsgewichts der Anteil des Steigungswider-

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Standes ausgeglichen wird, um den dieser die parallel genügt es, die Luftschraube 3 so in Umlauf zu verzum Untergrund in Fahrtrichtung verlaufende Vor- setzen, daß der Faktor Q im Verhältnis zu dem Nachtriebskomponente der aerodynamischen Kraft über- lassen des Faktors f vergrößert wird, um das ursteigt. sprüngliche Produkt der drei Faktoren aufrecht-

Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Fahr- 5 zuerhalten,

zeuges besteht darin, daß die aerodynamische Kraft Befindet sich das Fahrzeug in Stellung B, so ist die so groß und so gerichtet ist, daß bei Befahren von Richtung der Achslast G zum Untergrund geneigt und geneigtem Untergrund das durch sie erzeugte Moment die Komponente G₁ der Achslast kleiner als die Achsgrößer als das Kippmoment um die Kippachse des last des Fahrzeuges in Stellung^. Um eine ausFahrzeuges ist, welches von der Schwerkraft erzeugt io reichende Bodenhaftung der Triebräder 2 zu erzielen, wird. muß die Luftschraube 3 so in Umlauf gesetzt werden, Das Fahrzeug nach der Erfindung zeichnet sich daß ein Druck P von der Größe erzeugt wird, daß das weiter dadurch aus, daß die Tragelemente paarweise Nachlassen von G ausgeglichen wird. Da dieses Abvon Antriebsmitteln, die von denen zur Erzeugung sinken verhältnismäßig gering ist, kann ein Teil des der aerodynamischen Kraft unabhängig sind, über i5 verfügbaren Druckes zur Aufrechterhaltung der ernicht umkehrbare Übertragungsmittel angetrieben wünschten Bodenhaftung des Fahrzeuges zur Unterwerden. Stützung der Triebkraft T' benutzt werden. Es genügt Weitere Kennzeichen und Merkmale ergeben sich zu diesem Zweck, die Achse der Luftschraube in die aus den Unteransprüchen und aus der nachstehenden gleiche Richtung zu verschwenken, in der die Achs-Beschreibung, in welcher einige beispielsweise Aus- 20 last wirkt, und zwar so weit, daß die Druckkompoführungsformen des Erfindungsgedankens mit Bezug nenten Ps und Pt erzielt werden, wobei Ps senkrecht auf die Zeichnung näher veranschaulicht sind. In der und Pt parallel zu dem geneigten Untergrund gerich-Zeichnung zeigt tet ist. Die Größe des Druckes P sowie die Neigung Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fahr- der Welle der Luftschraube 3 wird in Abhängigkeit zeuges, welches mit Reaktionskraft erzeugenden 25 von dem Absinken von G gewählt, d. h. ausreichend Mitteln nach der Erfindung ausgestattet ist und zwei groß, um eine Komponente Ps des Druckes P zu verschiedene Stellungen bei verschiedener Neigung schaffen, die, zu der Komponente G₁ der Achslast hindes Untergrundes, wobei die Reaktionskraft durch zugefügt, in einer Kraft Pn resultiert. Die Kompoeine Luftschraube erzeugt wird, nente Pt, der Größe T' hinzugefügt, vergrößert die Fig. 2 eine ins einzelne gehende Ansicht des Fahr- 3° Triebkraft. Das Fahrzeug ist hierdurch in der Lage, zeuges nach Fig. 1, über geneigte Flächen zu fahren.

Fig. 3 den Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2, In den Fig. 2 bis 4 ist ein erfindungsgemäßes Fahr-Fig. 4 einen Querschnitt durch das Fahrzeug nach zeug veranschaulicht, das aus einem Fahrzeugkörper 1 Fig. 2, und vier Triebrädern 2 besteht, die von einem üblichen Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Form eines 35 Motor 4 angetrieben werden. Die kraftschlüssige VerFahrzeuges nach der Erfindung, wobei die Reaktions- bindung zwischen dem Motor 4 und den Triebrädern 2 kraft durch eine Strahldüse erzeugt wird, umfaßt eine Antriebswelle 5, an der beidendig Fig. 6 eine Aufsicht auf das Fahrzeug nach Fig. 5. Schnecken 6 befestigt sind, die mit Schneckenrädern 7 In Fig. 1 ist ein Fahrzeug mit Motorantrieb dar- im Eingriff stehen, die an den Achsen 8 der Triebgestellt, das aus dem Fahrzeugkörper 1 und vier 40 räder 2 festgelegt sind. Die Antriebsverbindung zwi-Triebrädern 2 besteht. Dieses Fahrzeug ist mit Mitteln sehen dem Motor 4 und den Triebrädern 2 ist nicht zur Erzeugung einer aerodynamischen Kraft aus- umkehrbar, d. h. daß die Triebräder 2 nur in einer gestattet, die die Bodenhaftung des Fahrzeuges er- Richtung um ihre Achsen 8 drehbar sind. Diese Nichthöhen, wobei dies durch eine Luftschraube 3 erzielt umkehrbarkeit der Antriebsverbindung verbessert die wird, die so angetrieben wird, daß ein Druck P in 45 Fähigkeit des Fahrzeuges, sich an geneigten Flächen Richtung auf den Untergrund erzeugt und auf die zu bewegen. Es kann ein übliches Getriebe (in der Triebräder 2 verteilt wird. Die Achse der Luft- Zeichnung nicht dargestellt) vorgesehen werden, schraube 3 weist eine nicht dargestellte Schwenk- welches verschiedene Geschwindigkeiten zuläßt, die verbindung auf, damit eine Einstellung in jede Lage an die verschiedenen Fahrbedingungen des Fahrmöglich ist, und zwar von einer Stellung, in der die 5° zeuges angepaßt sind. Die Drehzahl des Motors 4 Achse einen Winkel von 90° mit dem Grund bildet bis wird in der üblichen Weise geregelt, zu einer Stellung, in der ein Winkel von etwa 45° be- Die Luftschraube 3, die den Druck P liefert, wird steht. durch einen gesonderten Motor 9 angetrieben. Ihre In der Stellung A fährt das Fahrzeug über eine Welle 15 erstreckt sich durch eine kreisförmige öffwaagerechte Fläche. Die Achse der Luftschraube steht nung 16 in einer drehbaren Kupplung 17, die in dem im rechten Winkel zu der Fläche. Die Bodenhaftung Dach des Fahrzeugkörpers 1 im wesentlichen in des Fahrzeuges auf dieser waagerechten Fläche wird dessen Mitte vorgesehen ist. Die Antriebsverbindung durch folgende drei Faktoren bestimmt: dasReibungs- der Luftschraube mit dem Motor 9 besteht aus einem gewicht Q des Fahrzeuges, die Berührungsfläche S der Kegelradgetriebe 10, einer elektromagnetisch betätig-Triebräder 2 mit dem Boden und dem Reibungs- ° ten Reibungskupplung 11 und einer Zwischenverbinkoeffizienten f dieser Räder an dem Boden. Diese dung, wie z. B. einem Kardangelenk 12. Die Teile 10, Faktoren verkörpern im wesentlichen die Widerstands- 11, 12 und 15 werden dabei durch eine Konsole 13 kraft, die von der Zugkraft T überwunden werden aufgenommen, die an dem Boden des Fahrzeugmuß. Da die Achslast G senkrecht zu der horizontalen körpers 1 befestigt ist.

Fläche wirkt und unter der Annahme, daß die Werte ^6s Das Steuersystem zur Einstellung der Lage der

der Faktoren Q, S und / innerhalb der üblichen Gren- Luftschraubenwelle 15 zum Boden, über den sich das

zen liegen, bewegt sich das Fahrzeug über die hori- Fahrzeug bewegen soll, besteht aus vier einfachen

zontale Fläche fort. Zylindern 14^a, 14⁶, IAF und 14^rf einer Hydraulik, die

Im Falle eines beträchtlichen Nachlassens des Fak- um eine Buchse 18 angeordnet sind, welche mittels

tors /, beispielsweise auf einem schlüpfrigen Boden, 70 eines Rollenlagers 19 an der Welle 15 abgestützt ist.

Jeder Zylinder 14 weist einen Kolben auf, der gegen die Buchsen 18 drückt, und einen Zylinder, der mit einer Druckflüssigkeitsquelle (nicht dargestellt) über Leitung 20°, 20⁶, 20^c und 20^d verbunden ist. Die Leitungen 20^a und 20^c führen zu einem Verteiler 21° und die Leitungen 20^ft und 20^d zu einem Verteiler 21⁶ (Fig. 4). Die Verteiler 21^a und 21⁶ sind in gleicher Weise ausgebildet und mit einem Schieberventil versehen, von welchen eines bei 22 dargestellt ist. Jeder Verteiler kann jeweils einen von zwei sich gegenüberliegenden Zylindern, wie 14" und 14^C oder 14⁶ und 14**, mit einer an eine Druckflüssigkeitsquelle angeschlossenen Leitung 23 sowie gleichzeitig den anderen Zylinder mit einer entsprechenden Abflußleitung verbinden, die bei 24° und 24⁶ angedeutet sind. Das Schieber ventil 22 des Verteilers 21° hat eine Stange 25°, deren freies Ende als Zahnstange ausgebildet ist und mit einem Zahnrad 25^& (Fig. 4) kämmt, welches von einem Schneckenrad 27 angetrieben wird. Dieses Schneckenrad steht seinerseits im Eingriff mit einer Schnecke 28, die mit dem Lenkrad 29 des Fahrzeuges fest verbunden ist. Die Welle des Lenkrades 29 ist im Punkt 29^ß schwenkbar gelagert, so daß der Trieb 27, 28 in und außer Eingriff gebracht werden kann.

Die Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl des Motors 9 weist einen elektrischen Widerstand 30 auf, der die Drehzahl des Motors in Abhängigkeit von der Stellung eines Hebels 31 regelt, der bei 31° an dem Gestell 1 schwenkbar befestigt ist. Eine Strebe 32 verbindet den Hebel 31 mit einem Pendel 33, 34, welches bei 33° schwenkbar an dem Fahrzeuggestell 1 befestigt ist. Um unerwünschte Schwingungen des Pendels zu vermeiden, ist es an seinem unteren Ende an eine Dämpfungseinrichtung 35 angelenkt. Wenn die Straße ansteigt, verlegt das Pendel 33, 34 selbsttätig den Hebel 31 entsprechend dem Gesetz der Schwerkraft und läßt damit den Motor 9 an, der nunmehr die Luftschraube antreibt. Entsprechend den wechselnden Straßenverhältnissen bestimmt der Fahrer den Winkel, in den die Welle 15 zur Straße eingestellt werden muß, indem er den Schwenkhebel 26 aus seiner neutralen Stellung (Fig. 2) entweder nach vorn oder rückwärts bewegt und damit der Welle 15 eine entsprechende Kippbewegung in der entgegengesetzten Richtung mitteilt. So wird beispielsweise, wenn der Fahrer den Hebel .26 nach rückwärts zieht, der Verteiler 21^a die Leitung 20^c mit der Druckflüssigkeitsspeiseleitung 23 und die Leitung 20^a mit der Abflußleitung 24^α verbinden, wodurch die Druckflüssigkeit in den Zylinder 14^C strömt und dessen Kolben hinausschiebt, während die Druckflüssigkeit im Zylinder 14" frei abfließt. Die nach außen gerichtete Bewegung des Kolbens im Zylinder 14^e ruft eine Kippbewegung der Lufschraubenwelle 15 um das Kardangelenk 12 hervor, wobei die Bewegung dann unterbrochen wird, wenn der Hebel 26 in seine neutrale Stellung zurückgeführt wird. Die Komponente Pt, die von der Luftschraube 3 erzeugt wird, ist parallel zur Fahrbahn gerichtet und unterstützt die Zugkraft T des Motors 4. Auf einer im wesentlichen ebenen Straße, die aber scharfe Kurven aufweist, steuert der Trieb 27, 28 den Verteiler 21^& in der Art, daß die Welle 15 der Luftschraube 3 selbsttätig entsprechend der Drehbewegung des Lenkrades 29 verlagert wird, da jeder Wechsel in der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges, der in der üblichen Weise durch Drehen des Lenkrades 29 erreicht wird, das Schieberventil des Verteilers 21⁶ derart betätigt, daß über die Zylinder 14⁶ und 14^ die Welle 15 der Luftschraube seitwärts um das Kardangelenk 12 gekippt wird. Dadurch wirkt die Druckkomponente Pt den zentrifugalen Kräften entgegen, die bei Befahren einer scharfen Kurve auftreten. Auf einer ansteigenden Fläche kann der Fahrer den Trieb 27, 28 entkuppeln, indem er die Welle des Lenkrades nach vorn bewegt, wobei die Druckkomponente Pt beibehalten bleibt.

Der Grundgedanke der Erfindung kann auch für Fahrzeuge gelten, in denen man andere aerodynamische Reaktionsmittel als Luftschrauben vorsieht. Solche Mittel können beispielsweise in einer Rakete in einer oder mehreren Strahldüsen od. dgl. bestehen.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Fahrzeugkörper 40 gezeigt, der vier in ihrer Drehrichtung nicht umkehrbare Triebräder 41 aufweist, die von einem Motor 42 angetrieben werden. In diesem Beispiel ist die Luftschraube 3 nach den Fig. 1 bis 4 durch eine Reaktionseinrichtung ersetzt. Die Düse 43 hat zum Untergrund eine ständige Neigung und ist auf einem drehbaren Sockel 51 angeordnet, so daß sie eine Kuppel 44 durchlaufen kann, die auf dem Dach des Fahrzeuges drehbar angeordnet ist. Die Richtung der Düse 43 kann entsprechend den veränderten Straßenverhältnissen mittels eines gesonderten Motors 45 verändert werden, der mit einem Handhebel 46 gesteuert wird. Der Motor 45 verdreht den Sockel 51 über eine Antriebswelle 47, die an ihrem äußeren Ende eine Schnecke trägt, die mit einem Schneckenrad 48 kämmt. Ein Zahnrad 49, welches mit dem Schneckenrad 48 fest verbunden ist, kämmt mit einem Zahnrad 50, welches den Sockel 51 dreht. Die nichtumkehrbare Antriebsverbindung zwischen dem Motor 42 und den Triebrädern 41 gleicht im wesentlichen der in bezug auf Fig. 2 beschriebenen.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Fahrzeug mit Motorantrieb zum Befahren geneigter Flächen mit rollenden Tragelementen, die von den Antriebsmitteln betätigt werden, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer zum Boden hin gerichteten aerodynamischen Kraft, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig ist, sowie mit Mitteln zur veränderlichen Einstellung der Wirkungsrichtung dieser aerodynamischen Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Einrichtung eine Kraft erzeugt wird, die bei gegebenem Reibungskoeffizienten zwischen Fahrzeugtragelementen und Untergrund so gerichtet ist, daß durch Erhöhung des Reibungsgewichts der Anteil des Steigungswiderstandes ausgeglichen wird, um den dieser die parallel zum Untergrund in Fahrtrichtung verlaufende Vortriebskomponente der aerodynamischen Kraft übersteigt.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aerodynamische Kraft so groß und so gerichtet ist, daß bei Befahren von geneigtem Untergrund das durch sie erzeugte Moment größer als das Kippmoment um die Kippachse des Fahrzeuges ist, welches von der Schwerkraft erzeugt wird.

3. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente paarweise von Antriebsmitteln, die von denen zur Erzeugung der aerodynamischen Kraft unabhängig sind, über nichtumkehrbare Übertragungsmittel angetrieben werden.

4. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit Mitteln zur veränderlichen Einstellung der Wirkungsrichtung der aerodynamischen Kraft in bezug auf den Fahrzeugkörper, dadurch gekenn-

zeichnet, daß diese Mittel die Verstellung dieser Wirkungsrichtung um die Fahrzeuglängsachse und in bekannter Weise um die Fahrzeugquerachse sowie in allen Zwischenlagen erlauben.

5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur seitlichen Einstellung der aerodynamischen Kraftrichtung mit der Lenkeinrichtung des Fahrzeuges verbunden sind.

6. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 5, bei welchem die gegen den Untergrund gerichtete aerodynamische Kraft durch eine über eine Schwenkverbindung angelenkte kraftangetriebene Luftschraube erzeugt wird, gekennzeichnet durch Mittel zur selbsttätigen Steuerung der Richtung

der durch die Luftschraube erzeugten Kraft in Abhängigkeit von der Neigung des Untergrundes.

7. Fahrzeug nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens ein Strahltriebwerk mit einer im Fahrzeugkörper angeordneten Düse, die in einer Kegelmantelfläche um eine in bezug auf den Boden senkrechte Achse schwenkbar ist und durch Mittel zur Steuerung der Einstellung der Düse, um diese längs einer Erzeugenden des Kegels einzustellen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 974 611;
USA.-Patentschrift Nr. 2 396 419.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 709· 545/286 5.57