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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kippschutzvorrichtung zur Anbringung an einem Ausbildungsfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Aus der
DE 10 2011 112 727 B4 ist eine Vorrichtung zum Verhindern des Umkippens eines PKW (des Drehens des PKW um seine Längsachse) in extremen Fahrsituationen bekannt, welche insbesondere bei Fahrsicherheitstrainings eingesetzt wird. Die aus der
DE 10 2011 112 727 B4 bekannte Kippschutzvorrichtung umfasst einen rechtseitig und einen linksseitig am Fahrzeug anbringbaren Kippschutzausleger, an dessen freien Ende ein Stützrad angebracht ist, sowie eine Auslösevorrichtung. Diese Kippschutzvorrichtung ist hinter dem Fahrer, vorzugsweise zwischen der Bund der C-Säule, des Fahrzeuges angebracht, wobei im Ruhezustand der Kippschutzvorrichtung die Kippschutzausleger eingefahren sind und die jeweiligen Stützräder außerhalb des Fahrzeugs direkt an den Türen gehalten sind. Sollen mit dem Ausbildungsfahrzeug extreme Fahrsituationen geübt werden, wird die Kippschutzvorrichtung in den Betriebszustand versetzt, das heißt, die Kippschutzausleger werden vollständig ausgefahren, sodass die Stützräder einerseits weit entfernt vom Fahrzeug angeordnet sind, andererseits aber in einem vorgesehenen Abstand zum Boden in der Luft hängen. Gelangt das Ausbildungsfahrzeug dann in eine Fahrsituation mit einer besonders hohen Neigung, kommt das entsprechende Stützrad auf den Boden auf (nachfoglend Einsatzzustand genannt) und verhindert ein vollständiges Umkippen des Ausbildungsfahrzeuges.
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Bei diesen extremen Fahrsituationen wirken sehr hohe Kräfte auf das Stützrad, weshalb dieses entsprechend groß ausgelegt werden muss, mit der Folge, dass das Stützrad außerhalb der Fahrzeugkarosserie gehalten werden muss, weil es aus Platzgründen nicht zwischen der B- und der C-Säule des Fahrzeuges eingefügt werden kann.
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Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kippschutzvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Stützräder bei einer Vorderansicht des Ausbildungsfahrzeuges von außen nicht sichtbar im Fahrzeug verbaut werden können.
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Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Kippschutzvorrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Kippschutzvorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass beim schlagartigen Auftreffen des Stützrades auf den Untergrund eine extrem hohe Spitzenbelastung auf das Stützrad wirkt, weshalb das Stützrad entsprechend stabil auszulegen ist.
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Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Kippschutzvorrichtung hat den Vorteil, dass aufgrund der radial verschieblichen gehaltenen Felge und der zwischen der Felge und der Achsaufnahme vorgesehenen Federvorrichtung die auf das Stützrad wirkende Spitzenbelastung abgefedert wird, mit der Folge, dass die Achsaufnahme nur entsprechend geringere Kräfte aufzunehmen braucht. Dies wiederum eröffnet die Möglichkeit, die Achsaufnahme und damit das gesamte Stützrad, sehr viel kleiner zu dimensionieren.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei einem derart abgefederten Stützrad auf einen luftbefüllten Reifen verzichtet werden kann und stattdessen eine weniger Platz beanspruchende Lauffläche aus Vollgummi eingesetzt werden kann.
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Bei ersten Versuchen hat sich herausgestellt, dass beispielsweise ein Stützrad mit einem Durchmesser von 220 mm (einschließlich Lauffläche) und einer Breite von 90 mm völlig ausreichend ist. Ein derart kleines Stützrad kann problemlos zwischen der B- und C-Säule, also insbesondere in die hintere Tür des Ausbildungsfahrzeugs integriert werden und ist somit bei einer Betrachtung des Ausbildungsfahrzeugs von vorne nicht mehr sichtbar.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, als Federvorrichtung mindestens drei, vorzugsweise sechs Schraubenfedern einzusetzen, die zwischen der Achsaufnahme und der Felge des Stützrades äquidistant angeordnet und radial ausgerichtet sind, denn solche Schraubenfedern verfügen über einen langen Federweg und können auch große Kräfte abfedern.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schraubenfedern sowohl an der Achsaufnahme, als auch an der Felge befestigt, sodass im Einsatzzustand die zwischen der Achsaufnahme und dem Untergrund befindliche Schraubenfeder auf Druck belastet ist, während die gegenüberliegende Schraubenfeder auf Zug belastet ist. Im Bereitsschaftszustand nehmen alle Schraubenfedern eine neutrale Stellung ein. Dies hat den Vorteil, dass stets die sich gegenüberliegenden Federn die auf das Stützrad wirkenden Kräfte aufnehmen und damit die auftretenden Stoßkräfte gut abfedern können.
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In einer anderen, besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Federvorrichtung, insbesondere die Schraubenfedern, ausschließlich an der Achsaufnahme des Stützrades befestigt, so dass die Schraubenfedern im Betriebszustand lediglich lose an der Felge anliegen. In dieser Ausführungsform ist im Einsatzzustand nur die zwischen der Achsaufnahme und dem Untergrund befindliche Schraubenfeder belastet, während die gegenüberliegende Schraubenfeder unbelastet ist. Dies hat den Vorteil, dass sämtliche austretenden Kräfte von der belasteten Schraubenfeder aufgenommen werden, sodass die auftretenden Kräfte sehr direkt von der Felge über die belastete Schraubenfeder an die Achsaufnahme übertragen werden.
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Damit die nicht mit der Felge verbundenen Schraubenfedern nach deren Einsatz, also wenn das Stützrad in den Betriebszustand zurückkehrt, korrekt an der Felge zur Anlage kommen, ist an dem der Felge zugewandten Ende der Schraubenfeder ein Pufferelement vorgesehen, welches vorzugsweise einen konischen Zapfen zur Führung des Pufferelementes in die Schraubenfeder und einen gleitfähigen Kugelkopf aufweist, wobei der Kugelkopf an der Felge zur Anlage kommt.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Schraubenfedern mit einer gewissen Vorspannung zwischen der Achsaufnahme und der Felge im Stützrad zu montieren, damit die Schraubenfedern die Felge im unbelasteten Betriebszustand in der gewünschten Position halten können.
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Außerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, an der der Achsaufnahme zugewandten Seite der Felge eine vorzugsweise umlaufende Vertiefung vorzusehen, in die das Pufferelement, insbesondere der Kugelkopf des Pufferelements, eingreift, solange sich das Stützrad im Betriebs- oder Ruhezustand zustand befindet.
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Während sich die erfindungsgemäße Kippschutzvorrichtung im Ruhezustand und/oder im Betriebszustand befindet, liegen die an der Achsaufnahme befestigten Schraubenfedern mit ihrem Pufferelement aufgrund der Vorspannung an der Felge des Stützrades an. Kommt es nun zu einem Einsatz des Stützrades, so werden die zwischen der Achsaufnahme und den im Untergrund befindlichen Schraubenfedern aufgrund der wirkenden Kräfte einen kurzen Moment zusammengedrückt, mit der Folge, dass die auftretenden Kräfte abgefedert werden und mit der weiteren Folge, dass die Achsaufnahme nicht mehr mittig in der Felge angeordnet ist. Gleichzeitig wird die der belasteten Schraubenfeder gegenüberliegende Schraubenfeder entlastet und löst sich dabei von der Felge, sofern der Federweg der belasteten Schraube größer ist als der durch die Entlastung der nicht belasteten Schraube frei werdende Federweg. Weil sich aber das Stützrad sehr schnell dreht, hält der zuvor beschriebene Zustand nur für den Bruchteil einer Sekunde an, bevor derselbe Effekt mit der nächstliegenden Schraubenfeder erneut eintritt. Das bedeutet aber auch, dass die entlastete und von der Felge gelöste Schraubenfeder wieder Kontakt mit der Felge bekommt, wobei der Kugelkopf der Schraubenfeder in die Vertiefung der Felge gelangt und somit die Schraubenfeder sicher am Stützrad gehalten wird, bevor diese Schraubenfeder auf Druck belastet wird.
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In der Praxis kann es vorkommen, dass aufgrund der Trägheit und/oder der Erdanziehungskraft das freie Ende der Schraubenfeder nicht mehr exakt radial ausgerichtet ist. Damit aber die Schraubenfeder mit ihrem Kugelkopf wieder in die Vertiefung in der Felge gelangt, sind zwischen benachbarten Schraubenfedern entsprechende Führungselemente zum Führen der Schraubenfeder in die Ausgangsposition vorgesehen.
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In einer ganz anderen bevorzugten Ausführungsform ist an der Achsaufnahme eine zur Felge hin ausgerichtete Achsaufnahmewand vorgesehen, gleichzeitig ist an der Felge zur Achsaufnahme hin ausgerichtete Felgenwand vorgesehen. Dies kann wahlweise an der Innenseite, d. h., der dem Fahrzeug zugewandten Seite des Stützrades, als auch an der Außenseite des Stützrades erfolgen. Vorzugsweise sind aber sowohl an der Innen- als auch an der Außenseite entsprechende Felgen und Achsaufnahmewände vorgesehen.
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Diese Felgenwand und die dazugehörige Achsaufnahmewand sind so dimensioniert, dass sie sich in jeder Fahrsituation teilweise überdecken und in dem überdeckenden Bereich zumindest teilweise aneinander anliegen. Hierdurch ist es möglich, am Stützrad auftretende Querkräfte von der Felge auf die Achsaufnahme zu übertragen.
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Weil während des Einsatzes des Stützrades die Felgenwand und die Achsaufnahmewand stark aneinander reiben, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dort eine gleitfähige Plastikscheibe einzusetzen, um den Reibungswiderstand zu reduzieren. Hierdurch wird eine längere Lebensdauer der Felgenwand und der Achsaufnahmewand erreicht und es wird auch ein reibungsloser Ablauf während des Einsatzes des Stützrades bewirkt.
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In einer weiteren, ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Kippschutzvorrichtung ist das Stützrad axial verschieblich am Kippschutzausleger gehalten. Dies hat den Vorteil, dass am Stützrad wirkende Querkräfte nicht starr auf den Kippschutzausleger übertragen werden, sondern dass das Stützrad viel mehr von den Querkräften verschoben werden kann, um eine gleichmäßige Übertragung der Kräfte zu erreichen.
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Besonders vorteilhaft ist es, zwischen dem verschieblich gehaltenen Stützrad und dem Kippschutzausleger eine koaxial zur Längsachse des Kippschutzauslegers wirkende Feder, vorzugsweise eine Schraubenfeder, vorzusehen. Dabei werden die auftretenden Querkräfte nicht stoßartig an den Kippschutzausleger weitergereicht, sondern von eben dieser Feder abgefedert weitergegeben. Auch hierdurch werden an dem Kippschutzausleger auftretende Spitzenbelastungen deutlich reduziert, was eine kleinere Dimensionierung des Kippschutzauslegers ermöglicht.
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Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Kippschutzvorrichtung ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:
- 1a ein schematisch dargestelltes Ausbildungsfahrzeug mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kippschutzvorrichtung im Ruhezustand;
- 1b das Ausbildungsfahrzeug gemäß 1a mit der Kippschutzvorrichtung gemäß 1a im Betriebszustand;
- 1c das Ausbildungsfahrzeug gemäß 1a mit der Kippschutzvorrichtung gemäß 1a im Einsatzzustand;
- 2 eine geschnitten dargestellte Seitenansicht eines Stützrades der Kippschutzvorrichtung gemäß 1a im Betriebszustand, geschnitten entlang Linie II - II in 3;
- 3 eine geschnitten dargestellte Frontansicht eines Stützrades der Kippschutzvorrichtung gemäß 1a im Betriebszustand, geschnitten entlang Linie III - III in 2;
- 4 eine geschnitten dargestellte Seitenansicht eines Stützrades der Kippschutzvorrichtung gemäß 1a im Einsatzzustand, geschnitten entlang Linie II - II in 3;
- 5 eine geschnitten dargestellte Seitenansicht eines Stützrades einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kippschutzvorrichtung im Einsatzzustand;
- 6 eine geschnitten dargestellte Frontansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kippschutzvorrichtung mit einem Stützrad im Betriebszustand.
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In den
1a bis
1c ist eine erfindungsgemäße Kippschutzvorrichtung zur Anbringung an einem Ausbildungsfahrzeug dargestellt. Diese Kippschutzvorrichtung ist im Wesentlichen baugleich mit der in der
DE 10 2011 112 727 B4 beschriebenen Kippschutzvorrichtung, unterscheidet sich lediglich durch das erfindungsgemäß verbesserte Stützrad
10 und dessen Anbringung am Kippschutzausleger
11. Dabei zeigt
1a die erfindungsgemäße Kippschutzvorrichtung im Ruhezustand, das heißt, der Kippschutzausleger
11 ist eingefahren und das Stützrad
10 befindet sich zwischen der B-Säule und der C-Säule des Fahrzeugs.
1b zeigt die Kippschutzvorrichtung im Betriebszustand, das heißt der Kippschutzausleger
11 ist vollständig ausgefahren und hält das Stützrad
10 betriebsbereit in dem gewünschten Abstand oberhalb des Untergrundes.
1c zeigt das Ausbildungsfahrzeug in einem kritischen Bewegungszustand kurz vor dem Umkippen. Nun befindet sich das Stützrad
10 im Einsatz und stützt das Ausbildungsfahrzeug ab, um ein Umkippen zu vermeiden.
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In den 2 - 4 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützrades 10 dargestellt. Dieses Stützrad umfasst eine mittels eines Kugellagers 12 auf dem Kippschutzausleger 11 gehaltene Achsaufnahme 13, an der sechs Schraubenfedern 14 äquidistant und radial ausgerichtet ge-halten sind, wobei die Schraubenfeder 14 auf einem an der Achsaufnahme 13 befestigten, zylindrischen Sockel 15 geschoben und dort gehalten ist.
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An dem jeweils freien Ende der Schraubenfeder 14 ist ein Pufferelement 16 vorgesehen, das einen konischen Zapfen 17 und einen gleitfähigen Kugelkopf 18 aufweist. Dabei ist das Pufferelement 16 mit seinem konischen Zapfen 17 in das freie Ende der Schraubenfeder 14 gesteckt und liegt mit dem gleitfähigen Kugelkopf 18 an einer Felge 19 des Stützrades 10 an. Zwischen den benachbarten Schraubenfedern 14 ist an der Innenseite der Felge 19 jeweils ein Führungselement 20 vorgesehen, welches das freie Ende der Schraubenfeder 14 wieder in die Ausgangsposition zurückführt, sobald die betreffende Schraubenfeder 14 wieder belastet wird. Dies wird weiter unten noch detailliert ausgeführt.
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Das Stützrad 10 umfasst weiterhin eine an einer Außenseite der Felge 19 angebrachte Lauffläche 21 aus Vollgummi.
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Auf der Innenseite der Felge 19 ist eine Vertiefung 22 ausgebildet, in die der Kugelkopf 18 des Pufferelementes 16 eingreift, um die Schraubenfeder 14 in der gewünschten Position zu halten.
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Sowohl an der Innenseite des Stützrades 10, das heißt, an der dem Fahrzeug zugewandten Seite des Stützrades 10, als auch an der Außenseite des Stützrades 10 sind an der Felge 19 in Richtung der Achsaufnahme 13 ausgerichtete Felgenwände 22 vorgesehen und außerdem sind an der Achsaufnahme 14 zu den Felgenwänden 22 hin ausgerichtete korrespondierende Achsaufnahmewände 23 vorgesehen. Die Felgenwände 22 und die Achsaufnahmewände 23 reichen in radialer Richtung so weit, dass sich die Felgenwand 22 und die Achsaufnahmewand 23 in jeder beliebigen Fahrposition zumindest teilweise überlappen. Gleichzeitig sind die Felgenwand 22 und die Achsaufnahme 23 derart ausgelegt, dass sich beide zumindest teilweise berühren, um die am Stützrad 10 auftretenden Querkräfte von der Felge 19 in die Achsaufnahme 13 zu übertragen, wie insbesondere 3 zu entnehmen ist.
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2 zeigt das Stützrad 10 im Ruhe- oder Betriebszustand, wobei die Schraubenfedern 14 leicht unter Spannung stehen und somit die Felge 19 in der gewünschten Position halten. Kommt es während einer riskanten Fahrsituation nun zum Einsatz des Stützrades 10, so berührt das Stützrad 10 mit seiner Lauffläche 21 den Untergrund, und die dabei auftretenden Kräfte bewirken ein entsprechend starkes Zusammendrücken derjenigen Schraubenfeder 14, die sich zu diesem Zeitpunkt zwischen der Achsaufnahme 13 und der Felge 19 befindet. Entsprechend dem von der Schraubenfeder 14 getätigten Federweg kommt die Achsaufnahme 13 nun näher an die Felge 19 heran und dementsprechend vergrößert sich der Abstand zwischen der Achsaufnahme 13 und der Felge 19 auf der gegenüberliegenden Seite. Dabei wird die Schraubenfeder 14, die der im Einsatz befindlichen Schraubenfeder 14 gegenüberliegt, entspannt und löst sich von der Felge 19. Weil sich das Stützrad mit hoher Geschwindigkeit dreht, verbleibt dieser Zustand nur für den Bruchteil einer Sekunde und derselbe Vorgang wird mit derjenigen Schraubenfeder 14 wiederholt, die sich anschließend zwischen der Achsaufnahme 13 und dem Untergrund befindet.
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Nachdem die oben befindliche Schraubenfeder 14 wieder an die Innenseite der Felge 19 herangeführt wurde, stößt das freie Ende der Schraubenfeder 14 auf das Führungselement 20 und wird von diesem in seine Ursprungsposition zurückbewegt, sodass der gleitfähige Kugelkopf 18 an der Schraubenfeder 14 in die auf der Innenseite der Felge 19 befindliche Nut 24 geführt wird und somit die Schraubenfeder 14 zuverlässig in der gewünschten Position hält, wie dies in 4 dargestellt ist.
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5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Stützrades für eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kippschutzvorrichtung. Dieses Stützrad 110 umfasst ebenso wie das Stützrad 10 der ersten Ausführungsform eine Felge 119 und eine Achsaufnahme 113 und sechs äquidistant und radial ausgerichtete Schraubenfedern 114. Bei diesem Stützrad 110 der zweiten Ausführungsform entfällt das Pufferelement 16 und das Führungselement 20 gemäß der ersten Ausführungsform, denn die Schraubenfedern 114 sind sowohl an der Felge 119 als auch an der Achsaufnahme 113 gehalten. Dabei sind sowohl an der Achsaufnahme 113 für jede Schraubenfeder 114 ein Sockel 115, als auch an der Felge 119 für jede Schraubenfeder 114 ein Sockel 115 vorgesehen, auf die die Schraubenfeder 114 aufgesteckt ist.
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Jede Schraubenfeder 114 ist in radialer Richtung verrutschfest, insbesondere klemmend, an den Achsaufnahme- und Felgen-Sockeln 115 gehalten und ist mit einer solchen Vorspannung montiert, dass die Federvorrichtung umfassend die sechs Schraubenfedern 114 im Ruhe- und/oder Betriebszustand die Felge 119 in Position halten. Außerdem sind die Schraubenfedern 114 derart verrutschfest an den Sockeln 115 gehalten, dass im Einsatzzustand insbesondere die obere Schraubenfeder 114 auf dem Sockel 115 verbleibt, miot der Folge, dass die obere Schraubenfeder 115 auf Zug belastet wird und einen Teil der auftretenden Kräfte aufnehmen kann. Somit werden die beim Aufsetzen des Stützrades 110 auf den Untergrund auftretenden Kräfte von den beiden sich gegenüberliegenden Schraubenfedern 114 aufgenommen.
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In 6 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kippschutzvorrichtung gezeigt, bei der das Stützrad 210 axial verschieblich auf dem Kippschutzausleger 211 gehalten ist. Hierzu wird anstelle des Kugellagers 12 ein Gleitlager 225 eingesetzt. Darüber hinaus ist zwischen der Achsaufnahmewand 223 des Stützrades 210 und dem Kippschutzausleger 211 eine Feder 226, hier eine Schraubenfeder vorgesehen, die koaxial zur Längsachse des Kippschutzauslegers 211 ausgerichtet ist. Im Übrigen ist dieses Stützrad 210 identisch mit dem in den 3 bis 4 dargestellten Stützrad 210 ausgebildet.
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Treten nun an dem Stützrad 210 Querkräfte auf, so wird das gesamte Stützrad 210 durch das Gleitlager 225 entlang der Längsachse des Kippschutzauslegers 211 verschoben und drückt die Feder 226 entsprechend zusammen. Hierdurch werden die auftretenden Querkräfte federn auf den Kippschutzausleger 211 übertragen. Nach Wegfall der Querkräfte drückt die Feder 226 das Stützrad 210 wieder in die Ausgangsposition zurück, wobei das Stützrad 210 durch einen Anschlag 227 gehalten wird.
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In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform ist die Kippschutzvorrichtung mit einem Stützrad 110 ausgestattet, welches analog zu der in 6 dargestellten dritten Ausführungsform axial verschieblich am Kippschutzausleger gehalten ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011112727 B4 [0002, 0024]
