DE102007055683A1

DE102007055683A1 - Geländefahrzeug mit Verschiebung des Lastenschwerpunktes

Info

Publication number: DE102007055683A1
Application number: DE200710055683
Authority: DE
Inventors: Kuno Nell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2009-05-28

Abstract

Bei Geländefahrzeugen mit Verschiebung des Lastenschwerpunktes im geneigten Gelände und horizontal gehaltenem Fahrzeugaufbau, die mit Starrachsen ausgerüstet sind, ändert sich besonders beim Überrollen von einseitigen Hindernissen die vertikale Spurweite der Räder. Die Räder an den Starrachsen benötigen außerdem einen großen Freiraum unter dem Fahrzeugaufbau. Beim Überrollen eines einseitigen Hindernisses kann die Spurweitenveränderung im Aufstandspunkt der Räder (1) gering sein, wenn die durch Querlenker (6) und einen schwenkbaren Träger (9) gehaltenen Achsschenkel (4) den Sturz der Räder ändern. Für das Verschieben des Lastschwerpunktes (S) wird der Fahrzeugaufbau (7) mit dem Träger (9) um einen Gelenkpunkt (8) an dem entsprechenden der Geländeneigung schräg stehenden Achskörper (3) geschwenkt. Eine elektromotorisch angetriebene Kette (19) oder ein Seil oder ein Riemen hält den Fahrzeugaufbau (7) mit einer Steuerungsautomatik in horizontaler Lage.

Description

Geländefahrzeug mit Verschiebung des Lastenschwerpunktes.
Das Befahren von Gelände mit grossen Neigungen, insbesonders wenn das Gelände quer zur Neigung befahren werden soll, ist nur möglich soweit es die Lage des Schwerpunktes von Fahrzeug einschliesslich Ladung, dessen Spurweite und Achsabstand erlaubt, da bei einer vertikalen Schwerkraftswirkungslinie, die ausserhalb des Aufstandsfeldes der Fahrzeugräder liegt, das Fahrzeug kippen kann. Als Aufstandsfeld wird hier das Feld gesehen, das die Aufstandspunkte der Räder im Gelände bilden, bei einem Vierradfahrzeug zum Beispiel ein Rechteck.
Bei geländegängigen Fahrzeugen mit robusten und kostengünstigen Starrachsen sind Rahmen und Fahrzeugaufbau, wie Ladefläche oder Karosserie, durch Längs- bzw. Querlenker sowie mit Druck- oder Blattfedern mit den Fahrzeugachsen und deren Räder verbunden. Beim Befahren eines Geländes mit grosser Neigung nimmt der Fahrzeugaufbau ebenfalls eine durchschnittliche momentane Neigung des Geländes ein, soweit nicht durch die Fahrzeugfedern kleinere Geländeunebenheiten ausgeglichen werden. Ferner weisen Geländefahrzeuge eine im Vergleich zu Strassenfahrzeugen hohe Bodenfreiheit zwischen den Aufstandespunkten der Räder und den Fahrzeugachsen sowie dem Fahrzeugaufbau auf, um eine Berührung mit Geländeunebenheiten zu vermeiden, die die Fahrt behindern oder das Fahrzeug beschädigen können
Die Kippgefahr von Geländefahrzeugen, besonders mit geringer Spurweite, im Gelände kann reduziert werden, wenn die Schwerkraftwirkung des quer zu einer grossen Geländeneigung fahrenden oder stehenden Fahrzeugs deutlich innerhalb des Aufstandfeldes der Räder bleibt, was durch eine Verschiebung des Lastenschwerpunktes zur ungefähren Mitte zwischen den Rädern der Fahrzeugachse erreicht werden kann. Hierdurch wird auch die Last gleichmässiger auf die Räder verteilt, was auch deren Haftung auf dem geneigten Gelände verbessert.
Stand der Technik:
Das Verschieben des Lastschwerpunktes wird häufig bei gleisgeführten Fahrzeugen benutzt, deren Behälter für Schüttgut auf einer Bogenbahn soweit verschoben werden, dass durch ein Kippen nur des Behälters das Schüttgut entladen werden kann.
Wie in der EP 0 960 800 A2 beschrieben rollt die Last mit einer Steuerungsautomatik auf einer Bogenbahn. Dabei wird der Lastschwerpunkt soweit verschoben, dass die Schwerkraftwirkung noch deutlich innerhalb des von den Rädern gebildeten Aufstandsfeldes des auf einer Geländeneigung befindlichen Fahrzeugs wirkt.
Ein weiteres Prinzip für die Verschiebung des Lastschwerpunktes ist in den Patentschriften DE 651 532 und EP 1 228 951 B1 beschrieben, in denen lasttragende Lenkerpaare Trapeze bilden, die mit ihrer breiten Basis am Fahrzeugaufbau und mit ihrer schmaleren Basis an der Fahrzeugachse angelenkt sind und mit ihren vier Gelenkpunkten ein Gelenkviereck bilden. Für die Verschiebung der Last sind Verstellorgane vorgesehen, die von einer Steuerungsautomatik betätigt werden. Nach einem für diese Beschreibung zutreffenderen Prinzip wird der Fahrzeugaufbau um einen Lagerpunkt an der Fahrzeugachse geschwenkt, wie dies in der Offenlegungschrift DE 103 38 601 A1 und dem Gebrauchsmuster DE GM 76 18 167 beschrieben ist und in denen die Verschiebung des Fahrzeugaufbaus und der Ladefläche mit Hydraulikzylindern zwischen der Fahrzeugachse und dem Fahrzeugaufbau erfolgt.
In der Patenschrift US 3,792,748 schwenkt der Fahrzeugaufbau um eine an einem Rahmen befestigte Achse. Am Rahmen sind seitlich ausserhalb der Räder Lenker gelagert, die von Hydraulikzylindern betätigt, die Räder im Rahmen schwenken. Die Räder, von Hydraulikmotoren angetrieben, ändern beim Übergang von horizontalem auf geneigtes Gelände ihre Spurweite.
Die dem Stand der Technik entsprechenden Prinzipien von Fahrzeugen mit Verschiebung des Lastschwerpunktes sind häufig mit Starrachsen ausgerüstet, die für grosse Geländeneigungen auch eine grosse Schrägstellung der Achse und ihrer Räder gegenüber dem horizontal gehaltenen Fahrzeugaufbau mit Ladefläche aufweisen. Dementsprechend gross ist auch der Freiraumbedarf für die schräg gestellten Räder. Ausserdem ist die Verringerung der vertikal zu messenden Spurweite bei einer Starrachse ungünstig, wenn das Geländefahrzeug ein einseitiges, hohes Hindernis entlang eines kurzen Weges, zum Beispiel ein Felsstück oder Erdhaufen, überrollen soll. Der Betrag der Spurweitenverringerung erfordert einen Querweg durch Gleiten eines oder beiden Räder auf dem Untergrund. Dieses Quergleiten kann die Fahrtrichtungsstabilität beeinträchtigen aber auch den Untergrund beschädigen, wenn dieser zum Beispiel eine Wiese ist. Beim Abrollen von einem Hindernis entlang eines kurzen Weges tritt eine Spurweitenverbreiterung auf, die die gleichen ungünstigen Folgen hat.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Geländefahrzeug mit einer die Last tragende Fahrzeugachse zu skizzieren, die gegenüber dem horizontal gehaltenen Fahrzeugaufbau eine grosse Schrägstellung einnehmen kann, wobei sich die Spurweite der Räder über den gesamten Schwenkbereich der Fahrzeugachse nur gering verändert. Ausserdem soll die Fahrzeugachse zum Antrieb der Räder Antriebswellen aufweisen, die von einem Kegelradgetriebe bekannter Bauart gedreht werden.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass beiderseits in einem Achskörper der Fahrzeugachse und nahe den Radmitten Achsschenkel schwenkbar um horizontale, in Fahrzeuglängsrichtung gerichtete Schwenkachsen gelagert sind. Der Schwenkpunkt der Achsschenkel sollte zweckmässigerweise auf der Mittellinie des Achskörpers liegen, um die bei einer Antriebsachse erforderlichen Kreuzgelenke oder homokinetischen Antriebsgelenke möglichst gering mit Verschiebekräften zu belasten. Die Achsschenkel sind ausserdem an in einem Träger gelagerten Querlenkern geführt, die eine begrenzte Sturzänderung der Räder bewirken, wenn diese ein einseitiges Hindernis überrollen oder auf einem geneigten Gelände fahren. Dadurch kann die Spurweite im Aufstandsbereich der Räder auf dem geneigten Gelände gegenüber der Spurweite auf einer horizontalen Ebene ungefähr gleich gross sein, so dass ein seitliches Gleiten eines oder beider Räder auf dem Gelände gering ist. Der Träger trägt den Fahrzeugaufbau und schwenkt um einen Gelenkpunkt im Achskörper der Fahrzeugachse. Die begrenzte Sturzänderung der Räder erlaubt es den Fahrzeugaufbau, trotz grosser Schrägstellung das Achskörpers, mit einem möglichst breiten Abstand auf dem Träger abzustützen. Der dadurch verfügbare Raum kann für den Einbau einer Verstelleinrichtung genutzt werden, die den Fahrzeugaufbau mit der Ladefläche automatisch horizontal hält wenn die Räder dem Gelände folgen und dabei der Achskörper geschwenkt wird.
Ferner ist der Erfindung gemäss die Versteileinrichtung am Träger als ein Kettentrieb ausgeführt. Die Kette kann am Achskörper, den Achsschenkeln oder den Querlenkern befestigt sein. Als Antrieb für den Kettentrieb dient ein von Rechts- auf Linkslauf umschaltbarer Elektromotor mit einem Untersetzungsgetriebe. Die Energie für den Elektromotor wird dem elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs entnommen. Die Steuerung des Elektromotors erfolgt von einem Sensor aus, der Abweichungen des Fahrzeugaufbaus und der Ladefläche von der Horizontallage erkennt. Alternativ zu einem Kettentrieb kann auch ein Seil- oder Riementrieb verwendet werden.
Die Erfindung wird mit den 1 und 2 näher erläutert:
1: Die Zeichnung zeigt die Ansicht von hinten auf ein Fahrzeug, dessen Räder (1) auf einem Gelände (2) mit grosser Neigung stehen. Die Fahrzeugantriebsachse mit dem Achskörper (3), den Achsschenkeln (4) mit Radnaben (5) und den Querlenkern (6) nehmen Stellungen ein, die der Neigung des Geländes (2) entsprechen, wobei der Fahrzeugaufbau (7) mit seiner Ladefläche horizontal gehalten ist. Der am Achskörper (3) im Gelenkpunkt (8) gelagerte Träger (9) trägt den Fahrzeugaufbau (7). Die Querlenker (6) sind an zwei Gelenkpunkten (10) im Träger (9) gelagert und halten die an den Schwenkachsen (12) im Achskörper (3) gelagerten Achsschenkel (4) mit den Radnaben (5) in einer gering geneigten oder horizontalen Lage je nach Neigung des Geländes (2). Die Spurweite A an den Aufstandspunkten der Räder (1) auf dem geneigten Gelände (2) ist ungefähr gleich der Spurweite der strichpunktiert gezeichneten Räder (1'), als würden diese auf einer Horizontalfläche stehen. Der Achskörper (3) enthält ein Kegelradgetriebe (38) mit Antriebswellen (39).
Der Fahrzeugaufbau (7) ist durch zwei Druckfedern (13) gegenüber dem Träger (9) abgefedert. Eine der Druckfedern (13) ist in einer teleskopischen Hülse (14) gehalten, die den oberen teil des Trägers (9) in Fahrzeuglängs- und querrichtung führt. Als weiters Ausführungsbeispiel für die obere Trägerführung ist ein trapezförmiger Querlenker (15) eingezeichnet, der in zwei Lagerstellen (16) am Fahrzeugaufbau (7) und am Träger (9) im Gelenkpunkt (17) gelagert ist.
Im oberen Teil des Trägers (9) ist eine Antriebseinheit (18) für die Kette (19) befestigt, die links und rechts an den Achsschenkeln (4) angelenkt ist. Die Kette (19) kann auch in nicht gezeichneter Weise am Achskörper (3) oder an den Querlenkern (6) befestigt sein.
Das die Kette (19) antreibende Kettenrad (20) kann zum Ausgleich von Kettenlängungen oder -verkürzungen, die bei den Schwenkbewegungen des Achskörpers (3) oder der Achsschenkel (4) entstehen, eine nicht gezeichnete exzentrische Befestigung auf der Antriebswelle (21) oder eine der Kettenlängenveränderung angepasste Form aufweisen, die von einem Kreis abweicht, um eine lose Kette (19) weitestmöglich zu vermeiden. Das Kettenrad (20) wird für den gesamten Schwenkbereich des Achskörpers (3) aus einer Nulllage um ca. plus-minus 180° gedreht.
Ein in dieser Ansicht hinter dem Kettenrad (20) liegendes Schneckenrad (22), das ebenfalls auf der Antriebswelle (21) befestigt ist, wird von einer Schnecke (23) gedreht, die über ein Untersetzungsgetriebe (24) von einem Elektromotor (25) angetrieben wird. Das Untersetzungsgetriebe (24) kann beispielsweise ein ein- oder mehrstufiges Planetengetriebe sein. Im Träger (9) sind Reinigungsbürsten (26) eingesetzt um die Kette (19) von grober Verschmutzung zu reinigen.
2 zeigt die Seitenansicht des Geländefahrzeugs nach 1 auf horizontalem Untergrund mit Fahrzeugaufbau (7) mit seiner Ladefläche, einem Fahrerhaus (27), einem Fahrzeugantriebsmotor (28) mit Getriebe, von dem aus zwei Gelenkwellen (29) die die Last tragende hintere Fahrzeugachse mit Achskörper (3) sowie eine Vorderachse (30) bekannter Bauart mit um eine Vertikalsachse (41) lenkbaren Vorderrädern (40) antreiben.
Die Vorderachse (30) ist um einen Gelenkpunkt (31) schwenkbar in einem Führungsteil (32) gelagert. Das Führungsteil (32) ist in einer Führungshülse (33) mit Gleitbuchse (34) geführt und mit einer Druckfeder (35) gegenüber dem Fahrzeugaufbau (7) abgefedert.
Der Achskörper (3) der hinteren Fahrzeugachse ist schwenkbar um den Gelenkpunkt (8) im Träger (9) gelagert. Der obere Teil des Trägers (9) enthält Druckfedern (13), die den Fahrzeugaufbau (7) abstützen.
Als Alternativlösung für die Druckfedern (13) sind Blattfedern (36) zur Abstützung des Fahrzeugaufbaus (7) auf dem Träger (9) andeutungsweise einge zeichnet, die auch als Längs- und Querführung gegenüber dem Fahrzeugaufbau (7) dienen
Die Fahrzeugachse ist mit ihrem Achskörper (3) oder mit den Achsschenkeln (4) an zwei Längslenkern (37) gehalten, die am Fahrzeugaufbau (7) angelenkt sind.

1: Rad
1': Rad
2: Gelände
3: Achskörper
4: Achsschenkel
5: Radnabe
6: Querlenker
7: Fahrzeugaufbau
8: Gelenkpunkt
9: Träger
10: Gelenkpunkt
11: Gelenkpunkt
12: Schwenkachse
13: Druckfeder
14: Hülse
15: Querlenker
16: Lagerstelle
17: Gelenkpunkt
18: Antriebseinheit
19: Kette
20: Kettenrad
21: Antriebswelle
22: Schneckenrad
23: Schnecke
24: Untersetzungsgetriebe
25: Elektromotor
26: Reinigungsbürsten
27: Fahrerhaus
28: Fahrzeugantriebsmotor
29: Gelenkwelle
30: Vorderachse
31: Gelenkpunkt
32: Führungsseil
33: Führungshülse
34: Gleitbuchse
35: Druckfeder
36: Blattfeder
37: Längslenker
38: Kegelradgetriebe
39: Antriebswelle
40: Vorderrad
41: Vertikalachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0960800 A2 [0006]
- DE 651532 [0007]
- EP 1228951 B1 [0007]
- DE 10338601 A1 [0007]
- DE 7618167 U [0007]
- US 3792748 [0008]

Claims

Geländefahrzeug mit Verschiebung des Lastschwerpunktes, dessen Fahrzeugaufbau von einem ungefähr mittig auf dem Achskörper der Fahrzeugachse schwenkbar gelagerten Träger getragen wird, dadurch gekennzeichnet, a) dass im Achskörper (3) auf Schwenkachsen (12) Achsschenkel (4) mit Rädern (1) gelagert sind, deren Sturz durch im schwenkbaren Träger (9) und in den Achsschenkeln (4) angelenkte Querlenker (6) verändert wird, b) dass die Querlenker (6) im schwenkbaren Träger (9) in zwei Gelenkpunkten (10) gelagert sind,
Geländefahrzeug mit Verschiebung des Lastschwerpunktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, c) dass eine Kette (19), ein Seil oder ein Riemen am Achskörper (3), an den Achsschenkeln (4) oder an den Querlenkern (6) angelenkt ist, die von einem im Träger (9) oder am Fahrzeugaufbau (7) gelagerten Kettenrad (20) oder einem Antriebsrad angetrieben wird, d) dass das Kettenrad (20) oder Antriebsrad exzentrisch auf einer Antriebswelle (21) befestigt ist, e) dass das Kettenrad (20) oder Antriebsrad eine von einem Kreis abweichende Form hat.