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Die Erfindung bezieht sich auf mehrachsige, deichselgeführte Anhänger, versehen mit mechanischer und/ oder elektrischer Auflaufbremse, vorzugsweise zum Betrieb hinter Fahrrädern oder Motorrädern.
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Anhänger, die hinter Zweirädern betrieben werden, erfordern besondere Aufmerksamkeit in ihrer konstruktiven Auslegung im Hinblick auf die vom Anhänger auf das Führungsfahrzeug einwirkenden Kräfte, ganz besonders während des Bremsvorgangs. Das ist dem Umstand geschuldet, dass bei der überwiegenden Mehrheit der handelsüblichen Zweiräder die maximal mögliche Bremsleistung vom relativ hohen Systemschwerpunkt inklusive Fahrer (1), nah hinter dem Radaufstandspunkt des Vorderrades gelegen, begrenzt wird und zwar durch die dadurch bedingte Überschlagsneigung bei Vollbremsung auf griffigem Fahrbahnbelag. In 3 und 4, Pos. 1 , deuten die kurzen Pfeile die Bewegungsrichtung des Schwerpunktes um den Radaufstandspunkt des Vorderrades an. Eine zusätzlich einwirkende Schubkraft, Pos. 14 in 3 und 4, kann auch bei einem auflaufgebremsten Anhänger diese Wirkung noch verstärken, weshalb es sinnvoll erscheint, mittels geeigneter konstruktiver Auslegung diese Überschlagsgefahr zu bannen. Das scheint umso mehr geboten als die Gefährdung der sicheren Fahrt schon bei Haftungsverlust des Hinterrades eintritt, also deutlich vor dem Überschlag durch Unlenkbarkeit des Fahrzeugs, mit dem Ergebnis grosser Sturzgefahr.
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Einachsanhänger mit Bremse oder Auflaufbremse, wie z.B. in der
DE 10 2015 006 160 A1 sowie in der
DE 10 2017 007 373 B9 dargestellt, wirken der Überschlagsneigung des Führungsfahrzeugs während des Bremsens entgegen, bewirkt durch das in das Chassis (
4) des Anhängers eingeleitete Bremsmoment, was eine Stützkrafterhöhung an der Deichselkupplung (
2) zur Folge hat. Pos. 14 in
1 zeigt den Vektor der resultierenden Kraft aus Auflaufkraft und Stützkraft, wirksam an der Deichselkupplung (
2).
2 zeigt
1 als Draufsicht. Die Deichsel (
3) ist als Tiefdeichsel ausgeführt.
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Mehrachsanhänger werden mit in vertikaler Richtung frei schwenkbaren Deichseln (3) an den horizontal von der Deichsel gelenkten Rädern oder Achsen betrieben. Deshalb wirken mit Ausnahme der geringen Masse der Deichsel (3) in keinem Betriebszustand sicherheitssteigernde Stützkräfte auf die Deichselkupplung (2), wohl aber überschlagsfördernde horizontale Schubkräfte (Pos. 14 in 3 und 4), insbesondere bei den vielfach gebräuchlichen Hochdeichseln (Pos 3 in 4 und 5) gegenüber Tiefdeichseln (Pos. 3 in 3).
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Ein Teil der Aufgabe dieser Erfindung ist es, diesen Nachteil von Mehrachsanhängern gegenüber Einachsanhängern durch senkrecht nach unten gerichtete Einleitung der von den Bremskörpern (7) des Anhängers aufgenommenen Bremskraft in die Deichsel (3) zu beheben. Es ist unerheblich ob diese Bremskraft von den Bremskörpern der gelenkten oder der ungelenkten Räder abgeleitet wird . Ebenso unerheblich für die Funktion ist die Art der Lenkung die von der Deichsel betätigt wird: Drehschemel- , Achsschenkel-, Steuerkopflenkung und andere. Die Deichsel kann direkt an dem lenkbaren Teil der Radaufhängung montiert sein oder mittelbar über Lenkgestänge oder Seilzüge wirken, insbesondere wenn ein Übersetzungsverhältnis von Deichseleinschlag zu Radeinschlag angestrebt wird.
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Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die normalerweise auf das Chassis (4) oder auf die Radaufhängung bremskraftübertragenden Teile der Bremse oder des Motors, wie z.B. Bremssattel, Bremsankerplatte (7), Widerlager einer Bandbremse oder Stator des Elektromotors in Richtung der Bremskraftaufnahme frei beweglich zu montieren, wobei der maximale Arbeitsweg dieser Teile durch feste Anschläge begrenzt sein sollte um bei Versagen der bremskraftübertragenden Elemente bei Vorwärtsfahrt sowie bei Rückwärtsfahrt Funktion der Bremse sicherzustellen. Die Einleitung der Bremskraft in die Deichsel (3) erfolgt durch Seilzug (9), Gestänge, Hydraulik, Pneumatik, oder im Falle der Bremsung mittels Elektromotor auch elektromechanisch. 5 zeigt dies beispielhaft bei Verwendung einer Trommelbremse, wobei dem Stator (7) des Motors und der Bremsankerplatte (7) der Trommelbremse gleiche bremskraftübertragende Funktion zukommt. Die vordere Bremsankerplatte (7) wirkt über Seilzug (9) mit eingefügtem Federelement (11) direkt auf die Deichsel (3). Die hintere Bremsankerplatte (7) wirkt ebenfalls mit in Seilzug (9) eingefügtem Federelement (11) auf die Deichsel (3), jedoch geführt in einer Seilhülle (8), deren Widerlager (10) sich vorn im gefederten Teil einer Teleskopgabel und achtern am Chassis (4) befindet. Bei Verwendung eines Elektromotors als Bremse ist es allerdings auch möglich, den beim Bremsen erzeugten Strom z.B. mittels elektromagnetischer Spule und an der Deichsel (3) angelenktem Pleuel zur Stützkrafterhöhung an der Deichselkupplung (2) zu nutzen. Entsprechend der gewünschten Stützkrafterhöhung ist die Bremskraftnutzung aller oder einzelner Fahrzeugbremsen möglich. Der klaren Darstellung halber wird hier auf detaillierte Darstellung von Auflaufbremsen verzichtet, es können die in den o.g. Patenten offenbarten Lehren mit den hier dargestellten Wirkweisen kombiniert werden.
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Ein weiterer Vorteil der hier vorgestellten Methode zur Ableitung der an den Bremskörpern entstehenden Bremskräfte ist besonders bei Anwendung an Laufrädern deren Drehachse gegenüber dem Chassis radial beweglich aufgehängt ist, wie z.B. an gefederten Starrachsen,Kurbellenkerachsen,an Querlenkern geführten Rädern sowie in gefederten Teleskopaufhängungen montierten Rädern (einseitig oder als Gabel ausgeführt) dadurch gegeben, dass die normalerweise vom Bremskörper ausgeübte Torsionskraft um die Radachse von der Radaufhängung ferngehalten werden kann. Auch an geschobenen oder gezogenen Schwingenaufhängungen lässt sich dieses Konstruktionsprinzip vorteilhaft anwenden.Bei an Blattfedern geführten Starrachsen lässt sich die durch Drehung des Achskörpers verursachte Verformung der Blattfedern und damit härtere Federwirkung vermeiden. An Kurbellenkerachsen wird der vom Bremskörper normalerweise bewirkte Drehimpuls um die Aufhängungsachse des Kurbellenkers von diesem ferngehalten, was besseres Federungsverhalten bewirkt. Bei Querlenkeraufhängungen wird wird durch diese Massnahme die Lagerreibung in den Gelenken reduziert. Teleskopaufhängungen werden stark auf Knickung beansprucht. Ein großer Teil dieses Knickmomentes wird von der in den ungefederten Teil des Teleskops eingeleiteten Bremskraft des Bremskörpers verursacht. Dieses Knickmoment verursacht erhöhte Reibung zwischen gefedertem und ungefedertem Teil der Teleskopaufhängung, was schlechteres Ansprechen der Federung zur Folge hat. Aus diesen gemachten Ausführungen folgt, dass Radaufhängungen bei Fortfall der vom Bremskörper verursachten Torsionskräfte leichter gestaltet werden können bei gleichzeitiger Funktionsverbesserung während des Bremsens.
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Ein anderer Teil der Aufgabe dieser Erfindung liegt in der Verbesserung des dynamischen Fahrverhaltens des Fahrzeugs während des Bremsens. Wird nicht die gesamte an allen Bremskörpern (7) des Fahrzeugs anstehende Bremskraft zur Stützkrafterhöhung an der Deichselkupplung (2) während des Bremsens benötigt, lassen sich mit der übrigen Kraft fahrdynamische Verbesserungen bewirken. So lässt sich z.B. die Federung und Dämpfung der Hinterradaufhängung so beeinflussen, dass gerade bei höheren Ladungsschwerpunkten Schwerpunkterhöhung durch Stampfbewegung gemindert wird. Zweckmässigerweise wird die Bremskraft der Bremskörper (7) dazu benutzt um die Federhärte der Federung (19) an der Hinterradaufhängung (18) zu verringern. Dies geschieht auf sehr einfache Weise indem ein Federelement (16) entgegen der Wirkrichtung der Fahrzeugfederung (19) von der Bremskraft der Bremskörper (7) gegen die Hinterradaufhängung (18) gespannt wird. Dies kann sowohl mechanisch als auch pneumatisch, hydraulisch oder elektromechanisch erfolgen, analog der in die Deichsel (3) eingeleiteten Stützkrafterhöhung. Dabei ist es möglich, ein Federelement (16) in den Wirkweg einzufügen oder das Übertragungsteil, hier bestehend aus Seil (9) und Seilhülle (8) als federndes Element auszuführen. Sollte die Hinterradaufhängung (18) mit Dämpfungselementen versehen sein, wie z.B. Hydraulikdämpfer, lassen sich mit dieser Mechanik auch gleichzeitig die Dämpfungseigenschaften durch Betätigung der Dämpferventile optimieren. Die Wirkung die mit der Reduzierung der Federhärte der Hinterradfederung (19) unter Beibehaltung des vollen Federwegs mittels eines variabel der Hinterradfederung (19) entgegenwirkenden Federelements (16) erzielt wird beruht darauf, dass während des Bremsens das Fahrzeug hinten ausfedert, dort somit leichter wird. Im Fahrbetrieb wird die Fahrzeugfederung durch die auf ihr ruhenden Masse gespannt. Beim Verringern der von dieser Masse ausgeübten Kraft auf die Feder (19) wird diese Masse nach oben gedrückt bis wieder Gleichgewicht zwischen geringerer Kraft und geringerer Federspannung besteht. Durch Reduzierung der Federspannung während des Bremsens wird somit das Anheben des Fahrzeughecks durch die geringer einwirkende Hebekraft der Hinterradfederung (19) vermindert. Im Ergebnis erhalten wir ein Fahrzeug, das beim Bremsen mit verbesserten Fahreigenschaften aufwartet, sowohl was die Verbesserung der Sicherheit des zweirädrigen Führungsfahrzeugs durch Stützkrafterhöhung an der Deichselkupplung (2) anlangt als auch die Verbesserung der Schwerpunktlage und der Federungseigenschaften des Anhängers.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch ein Gespann aus Zweirad und Einachsanhänger in der Seitenansicht. Die Lage des Systemschwerpunktes (1) von Zweirad und Fahrer sowie der an der Deichselkupplung (2) angreifende resultierende Kraftvektor (14) aus Auflaufkraft und Stützkraft während des Bremsens ist hier dargestellt, der Übersichtlichkeit wegen oberhalb der Deichselkupplung (2).
- 2 zeigt eine Draufsicht von 1.
- 3 zeigt einen auflaufgebremsten Zweiachsanhänger mit Tiefdeichsel (3), der auf die Deichselkupplung (2) horizontal einwirkende Kraftvektor (14) ist dargestellt sowie die Bewegungsrichtung des Systemschwerpunktes (1) um den Aufstandspunkt des Vorderrades.
- 4 zeigt das gleiche bei Verwendung einer Hochdeichsel (3). 5 zeigt die Wirkungsweise schematisch nach Anspruch 1) und Anspruch 2). Dabei sind der Übersichtlichkeit halber nur Bremsankerplatten von Trommelbremsen bzw. Statoren von Antriebsmotoren (7) dargestellt. Andere Bremssysteme sind gemäss den bekannten Regeln der Technik analog der hier dargestellten Wirkungsweise anwendbar. Wie in 1 ist hier der resultierende Kraftvektor (14) aus Stützkraft und Auflaufkraft dargestellt. Die Widerlager (10) der Seilhülle (8) für die Stützkraftübertragung von der achteren Bremse (7) befinden sich vorn am gefederten Teil der Teleskopgabel, achtern am Chassis (4).
- 6 zeigt Funktionsweise nach Anspruch 1 und Anspruch 3. Dabei wurde auf die Darstellung der Deichsel (3) verzichtet. Die Widerlager der Seilhülle (8) des Seilzuges (9) befinden sich vorn am ungefederten Teil (15) der Teleskopgabel des lenkbaren Vorderrades (5), die andere Seite am Chassis (4). In der Seitenansicht ist nur eine Seite der Vorrichtung gezeigt, was bei Verwendung einer Starrachse (18) durch Anlenken in der Mitte der Achse (18) durchaus ausreichen mag. Jedoch wird vorzugsweise, wie bei Einzelradaufhängung erforderlich, für jedes Rad eine Vorrichtung zur Reduzierung der von der Hinterradfederung (19) aufgebrachten Federspannung vorzusehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1)
- Systemschwerpunkt von Zweirad und Fahrer
- 2)
- Deichselkupplung
- 3)
- Deichsel
- 4)
- Chassis des Anhängers
- 5)
- Vorderrad des Anhängers
- 6)
- Hinterrad des Anhängers
- 7)
- Bremsankerplatte bzw. Stator des Antriebsmotors
- 8)
- Seilhülle
- 9)
- Seilzug
- 10)
- Widerlager der Seilhülle
- 11)
- Federelemente in den Seilzügen
- 12)
- Befestigung der Seilzüge an der Deichsel
- 13)
- Steuerlager
- 14)
- Resultierender Kraftvektor der in die Deichselkupplung eingeleiteten Stützkraft
- 15)
- Ungefederter Teil der Vorderradaufhängung
- 16)
- Der Fahrzeugfederung entgegenwirkendes Federelement
- 17)
- Umlenkrolle
- 18)
- Achskörper einer Starrachse
- 19)
- Blattfeder
