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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für Spielfahrzeuge, ein Anhänger- oder Fahrzeugmodul für ein Spielfahrzeug mit einem Fahrwerk, welches eine derartige Lenkvorrichtung umfasst, und einen aus mehreren solchen Anhänger- oder Fahrzeugmodulen zusammengesetzten Anhänger.
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Zur Lenkung von Spielfahrzeugen werden, je nach Anwendung und Preisklasse, verschiedene Arten von Lenkmechanismen eingesetzt. Während im einfachsten Fall eine Schwenkachslenkung mit einer oder mehreren schwenkbar gelagerten starren Achsen verwendet werden kann, kommt in anderen Fällen eine mechanisch fest verbaute Achsschenkellenkungsvorrichtung zum Einsatz. Hierbei besitzt jedes Rad einer Achse, beispielsweise der Vorderachse, eine eigene Schwenkachse, sodass die Räder bei einem Lenkvorgang einzeln gedreht werden. Die Radaufhängungen weisen hierzu typischerweise Achsschenkel auf, welche durch eine oder mehrere Spurstangen miteinander gekoppelt sind. Durch eine entsprechende Bewegung der Spurstange kann eine Rotation der gekoppelten Radaufhängungen und dadurch eine Drehung der jeweiligen Räder bewirkt werden (Einzelradlenkung).
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Bei Spielfahrzeugen mit mehreren Achsen kann auch eine Mehrachslenkung zum Einsatz kommen, bei der die verschiedenen Achsen bzw. die den jeweiligen Achsen zugeordneten Radpaare bei einer Lenkung unterschiedlich stark gedreht werden. Dadurch kann bei einer Kurvenfahrt ein Schlupf an den Rädern aufgrund der unterschiedlich großen Laufkreisradien der einzelnen Räder um den Kurvenmittelpunkt des Spielfahrzeugs vermieden oder zumindest auf ein akzeptables Maß reduziert werden.
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In gewissen Situationen, wie z.B. bei umbaubaren Spielfahrzeugen oder bei Verwendung mehrerer aneinanderreihbarer Anhängermodule, ist es wünschenswert, die Lenkeigenschaften der Lenkvorrichtung bzw. einer derartigen Mehrachslenkungsvorrichtung verändern bzw. einstellen zu können. Denn die Stärke der Drehung der einzelnen Räder an den verschiedenen Achsen bei einem bestimmten Kurvenradius hängt i.d.R. davon ab, wie viele Achsen vorhanden sind bzw. wie viele Anhängermodule hintereinandergeschaltet sind.
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Eine Verwendung mechanisch fest montierter, d.h. nicht modifizierbarer Lenkvorrichtungen würde daher die Anzahl und Reihenfolge der Anhängermodule vorgeben und die Flexibilität des Spielfahrzeugs einschränken.
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Eine Lösung zur Schaffung eines universal einsetzbaren Anhängermoduls könnte darin bestehen, eine Vielzahl von Servomotoren vorzusehen und jedem der einzeln lenkbaren Räder einen solchen Servomotor zuzuordnen, um eine gezielte Ansteuerung bzw. Lenkung der Räder vornehmen und deren Eigenschaften ggf. anpassen bzw. einstellen zu können. Der Nachteil einer solchen Lösung ist der hohe elektro-mechanische Aufwand aufgrund der vielen separat ansteuerbaren Servomotoren und der damit verbundene erhöhte Montage, Wartungs- und Kostenfaktor.
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Aus der
DE 10 2017 212 127 ist eine Achsbaugruppe für ein Schwerlastfahrzeug und ein Schwerlastfahrzeug mit wenigstens einer derartigen Achsbaugruppe bekannt, wobei eine Verstellmöglichkeit zwischen einem Vorwärtsfahr-Betriebszustand und ein Rückwärtsfahr-Betriebszustand besteht. Die
DE 20 2010 001 555 offenbart eine Spielzeug-Baugruppe, sowie ein Spielfahrzeug mit einer derartigen Baugruppe und einer Lenkeinrichtung.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lenkvorrichtung bereitzustellen, welche einfach und universal aufgebaut ist und es dem Nutzer ermöglicht, das Lenkverhalten durch eine entsprechende Modifikation selbst an bestimmte Situationen anpassen zu können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Lenkvorrichtung für Spielfahrzeuge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach umfasst die Lenkvorrichtung mindestens vier, vorzugsweise mindestens sechs, Radaufhängungen, an denen jeweils mindestens ein Rad um eine insbesondere horizontale Radachse drehbar gelagert ist, sowie eine rotatorisch antreibbare Lenkachse. Die Räder, bei denen es sich um einzelne oder um eine Gruppe mehrerer nebeneinander angeordneter Räder handeln kann, welche im Folgenden der Einfachheit halber aber schlicht als „Rad“ bezeichnet werden, bilden Radpaare, welche entlang einer Geradeausfahrrichtung hintereinander angeordnet sind. Als Geradeausfahrrichtung wird hierbei eine gedachte Richtung bezeichnet, in die sich das Spielfahrzeug bewegt, wenn es geradeaus fährt, d.h. wenn keine Lenkung vorgenommen wird. Die Geradeausfahrrichtung kann z.B. parallel zur Längsachse des Spielfahrzeugs bzw. Anhängermoduls ausgerichtet sein. Die Räder der Radpaare sind dabei typischerweise jeweils auf einer Linie senkrecht zur Geradeausfahrrichtung angeordnet, wobei die Radaufhängungen jeweils um eine vertikale Drehachse schwenkbar lagerbar sind.
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Durch eine Rotation der Lenkachse ist eine Drehung von mindestens zwei, vorzugsweise mindestens vier Radaufhängungen um die jeweiligen Drehachsen bewirkbar. Die Rotation der Lenkachse wird also auf mindestens zwei Radaufhängungen und die jeweils zugeordneten Räder übertragen.
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Erfindungsgemäß die Lenkvorrichtung modular aufgebaut, wobei mindestens eine Querlenkstange, mindestens eine Längslenkstange und mindestens eine Koppelstange vorgesehen sind, welche jeweils mit den Radaufhängungen lösbar verbindbar sind. Dabei sind mittels der mindestens einen Querlenkstange jeweils zwei gegenüberliegende Radaufhängungen eines Radpaares miteinander koppelbar. Mittels der mindestens einen Längslenkstange sind hingegen jeweils zwei hintereinander angeordnete Radaufhängungen zweier unterschiedlicher Radpaare miteinander koppelbar, während mittels der Koppelstange die Lenkachse mit mindestens einer, vorzugsweise zwei Radaufhängungen koppelbar ist.
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Durch die Querlenk-, Längslenk- und Koppelstangen lassen sich die Radaufhängungen derart miteinander und mit der Lenkachse verbinden, dass eine durch einen Lenkgeber bewirkte Rotation der Lenkachse um einen bestimmten Winkel zu entsprechenden Drehungen der verschiedenen Räder führt. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise eine Einzelradlenkung realisieren, welche aufgrund des modularen Aufbaus durch den Nutzer selbst modifizierbar ist. Die Einzelradlenkung wird durch die zentrale, beispielsweise über einen Servomotor antreibbare, Lenkachse realisiert, sodass auf eine komplizierte und kostspielige elektro-mechanische Lösung mit mehreren Servomotoren verzichtet werden kann. Dadurch ergibt sich eine hohe Flexibilität bei gleichzeitig geringem Wartungs- und Montageaufwand.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Radaufhängungen auf jeder Seite (rechts oder links) der Fahrzeug- bzw. Anhängerlängsachse gleichartig, vorzugsweise identisch, und insbesondere jeweils bezüglich der durch die Drehachse der Radaufhängung und die Radachse des zugeordneten Rads aufgespannten Ebene symmetrisch aufgebaut sind. Somit kommen zwei Typen von Radaufhängungen für die beiden Seiten zum Einsatz.
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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass alle Radaufhängungen gleichartig, vorzugsweise identisch, und insbesondere jeweils bezüglich der durch die Drehachse der Radaufhängung und die Radachse des zugeordneten Rads aufgespannten Ebene symmetrisch aufgebaut sind. Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Flexibilität der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung und eine vereinfachtes Montage- bzw. Umbauprinzip, da nur ein einziger universaler Typ von Radaufhängung für jede Seite des Spielfahrzeugs verwendet wird. Dies verringert die Komplexität und Fehleranfälligkeit der Montage und senkt die Produktionskosten.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels der mindestens einen Querlenkstange, der mindestens einen Längslenkstange und der mindestens einen Koppelstange die Radaufhängungen miteinander und mit der Lenkachse derart koppelbar sind, dass in Reaktion auf eine Rotation der Lenkachse wahlweise alle Radpaare eine gleiche Lenkstärke, insbesondere alle auf einer Seite hintereinander angeordneten Räder der Radpaare einen gleichen Lenkwinkel, aufweisen, oder die Radpaare unterschiedliche Lenkstärken, insbesondere alle auf einer Seite hintereinander angeordneten Räder der Radpaare jeweils einen unterschiedlichen Lenkwinkel, aufweisen.
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Wahlweise lässt sich also eine Lenkung erreichen, bei der alle Radpaare stets in gleicher Weise, d.h. mit der gleichen Lenkstärke gedreht werden. Alternativ lässt sich mit der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung eine Mehrachslenkung erreichen, bei der bei einem bestimmten Rotationswinkel der Lenkachse alle Radpaare (wobei ein Radpaar sinngemäß einer „Achse“ der Mehrachslenkung entspricht) eine unterschiedliche Lenkstärke erfahren. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass ein Radpaar bei einer Lenkung arretiert ist. Zwischen diesen Lenkungen kann bequem durch eine entsprechende Modifikation der verschiedenen modularen Bauteile der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung, insbesondere durch entsprechendes Umstecken der Querlenk-, Längslenk- und Koppelstangen, gewechselt werden.
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Der Begriff „Lenkstärke“ bezeichnet vorliegend die Stärke der Auslenkung der Räder eines Radpaares, wobei eine größere Lenkstärke einer stärkeren Drehung der Räder des entsprechenden Radpaares entspricht.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Falle einer Mehrachslenkung die Lenkstärke von Radpaar zu Radpaar um einen konstanten oder variablen Faktor zu- bzw. abnimmt. Im Falle eines variablen Faktors kann dieser von der Position des Radpaares abhängen, also beispielsweise mit dem Abstand zum hintersten Radpaar zu- oder abnehmen. Die Zu- oder Abnahme dieses Faktors kann einer bestimmten mathematischen Funktion entsprechen, welche linear oder nicht-linear in Abhängigkeit vom Abstand zu einem Radpaar sein kann.
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So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einem bestimmten Rotationswinkel der Lenkachse ausgehend vom hintersten Radpaar der Lenkstärkenunterschied zwischen jeweils zwei benachbarten Radpaaren von Radpaar zu Radpaar zu- oder abnimmt, oder dass der Lenkstärkenunterschied für alle benachbarten Radpaare konstant ist.
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Dieser Faktor kann insbesondere durch entsprechendes Modifizieren bzw. Umstecken der lösbaren Verbindungen zwischen den Querlenk-, Längslenk- und Koppelstangen und den Radaufhängungen eingestellt werden.
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Insgesamt ergibt sich durch die Modularität und Gleichteiligkeit der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung ein extrem vielseitiges Lenksystem, welches für viele verschiedene Spielsituationen und Fahrzeugtypen durch den Nutzer angepasst werden kann. Die gleiche Lenkvorrichtung kann in verschiedenen Aufbauten (z.B. bei einer Kombination einer beliebigen Anzahl von Anhänger- oder Fahrzeugmodulen) zum Einsatz kommen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lenkstärke der Radpaare (bzw. die Lenkwinkel der einzelnen Räder) gleichmäßig oder ungleichmäßig mit dem Rotationswinkel der Lenkachse zu- oder abnimmt, wobei die Radaufhängungen miteinander und mit der Lenkachse derart koppelbar sind, dass die Relation zwischen dem Rotationswinkel der Lenkachse und der Lenkstärke für verschiedene Radpaare und/oder jeweils für die Räder eines Radpaares variiert. Die Lenkvorrichtung ist also derart einstellbar, dass die Lenkstärke der durch eine Lenkung ausgelenkten Radpaare nicht proportional mit dem Rotationswinkel der Lenkachse zu- oder abnimmt. So kann beispielsweise für ein bestimmtes Radpaar die Lenkstärke nicht-linear mit Lenkachsenrotationswinkel zunehmen. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Ausformung der Querlenk-, Längslenk- und/oder Koppelstangen erreicht werden bzw. durch eine entsprechende Ausgestaltung der Radaufhängungen und der Befestigungselemente der jeweiligen Stangen.
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Diese Abhängigkeit des Lenkwinkels vom Rotationswinkel der Lenkachse kann auch für die jeweiligen Räder eines Radpaares unterschiedlich sein, sodass beispielsweise das bei einer Kurvenfahrt außenliegende Rad jeweils einen geringeren Lenkwinkel aufweist als das innenliegende Rad des Radpaares. Durch die Modularität der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung lässt sich der funktionale Zusammenhang zwischen dem Lenkachsenrotationswinkel und den Lenkstärken der einzelnen Radpaare variieren und an die gewünschte Anwendung anpassen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Radaufhängungen derart miteinander koppelbar sind, dass bei einer Rotation der Lenkachse die Lenkwinkel der Räder stets so eingestellt sind, dass die gedachten Verlängerungen der Radachsen der Räder in einer festen geometrische Beziehung zueinander stehen, vorzugsweise sich im Wesentlichen mit einer gemeinsamen Ebene, Linie oder in einem gemeinsamen Punkt schneiden. Bei dem gemeinsamen Punkt handelt es sich insbesondere um den Kurvenmittelpunkt. Dadurch wird erreicht, dass alle Räder stets tangential zu den durch sie beschriebenen Laufkreisen ausgerichtet sind. Somit wird ein Schlupf der Räder vermieden und es ergibt sich ein optimales Fahrverhalten bei der Kurvenfahrt.
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Die gedachten Verlängerungen der Radachsen schneiden sich dabei „im Wesentlichen“, also nicht zwangsläufig in einer idealen Linie, Ebene oder einem idealen Punkt, sondern ggf. in einem bestimmten endlichen Bereich (z.B. Kugel oder Ellipsoid um den vorgenannten Punkt herum), dessen Größe von den Ungenauigkeiten bzw. Toleranzen der Bauteile der Lenkvorrichtung abhängt. Dabei kann es für viele Anwendungen ausreichend sein, dass die geometrische Beziehung nur ungefähr besteht, dass sich beispielsweise die Verlängerungen der Radachsen nur in einem gewissen endlichen Volumen um den Kurvenmittelpunkt herum treffen / schneiden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lenkvorrichtung zwei Koppelstangen umfasst, welche jeweils an einem Ende, vorzugsweise über eine mit der Lenkachse verbundene oder als Teil derselben ausgebildete Hebelvorrichtung, mit der Lenkachse koppelbar sind, wobei die der Lenkachse abgewandten Enden der Koppelstangen mit Radaufhängungen, insbesondere den Radaufhängungen eines gemeinsamen Radpaares, lösbar verbindbar sind.
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Alternativ kann auch nur eine einzige Koppelstange zum Einsatz kommen, die an beiden Enden mit je einer Radaufhängung verbunden ist und die mit der Lenkachse, beispielsweise über eine Kulissenführung, einer Langloch-Bolzen-Verbindung, einer Zahnradverbindung, o.ä. gekoppelt ist.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Radaufhängungen mindestens zwei gleichartige, insbesondere identische, Längslenkstangenaufnahmen aufweisen, wobei die mindestens eine Längslenkstange in ihren Endbereichen jeweils ein Befestigungselement aufweist, welches in eine der Längslenkstangenaufnahmen reversibel einbringbar ist. Bei den Längslenkstangenaufnahmen kann es sich beispielsweise um kreisrunde Öffnungen bzw. Löcher handeln, in die entsprechende an den Enden der Längslenkstange(n) ausgebildete Vorsprünge bzw. Bolzen reversibel einsteckbar sind. Die Längslenkstange lässt sich nach dem Einbringen um die entsprechende Längslenkstangenaufnahme herum drehen.
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Dadurch, dass die Längslenkstangenaufnahmen gleichartig ausgebildet sind, kann die Längslenkstange zur Änderung bzw. Einstellung des Lenkverhaltens der Lenkvorrichtung einfach umgesteckt werden. Dadurch ergeben sich andere Kopplungen zwischen den Radaufhängungen und somit andere Lenkwinkel für einen bestimmten Lenkachsenrotationswinkel.
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Die Längslenkstangenaufnahmen können äquidistant oder gestaffelt angeordnet sein, beispielsweise entlang einer Linie, vorzugsweise entlang einer zur Radachse parallelen Linie, oder in einem komplexeren Muster. Vorzugsweise sind die Längslenkstangenaufnahmen jeweils entlang einer Symmetrielinie der Radaufhängung angeordnet, insbesondere äquidistant angeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Radaufhängungen mindestens zwei gleichartige, vorzugsweise identische, Querlenkstangenaufnahmen aufweisen, wobei die mindestens eine Querlenkstange in den Endbereichen jeweils ein Befestigungselement aufweist, welches in eine der Querlenkstangenaufnahmen reversibel einbringbar ist. Bei den Querlenkstangenaufnahmen kann es sich ebenfalls um (kreis-)runde Öffnungen handeln, in die entsprechende an den Enden der Querlenkstange(n) ausgebildete Vorsprünge bzw. Bolzen reversibel einsteckbar sind. Vorzugsweise sind die Querlenkstangenaufnahmen als gabelförmige Aufnahmeelemente ausgebildet, in die ein entsprechendes bolzenförmiges Befestigungselement reversibel einsteckbar ist. Die Querlenkstange lässt sich nach dem Einstecken um die entsprechende Querlenkstangenaufnahme herum drehen. Auch hier lässt sich die Querlenkstange bequem umstecken, um das Lenkverhalten der Lenkvorrichtung zu verändern.
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Die Querlenkstangenaufnahmen sind vorzugsweise an Achsschenkeln ausgebildet, welche an den Radaufhängungen angeordnet sind. Ferner können die Querlenkstangenaufnahmen bezüglich der durch die Drehachse der jeweiligen Radaufhängung und die Radachse des zugeordneten Rads aufgespannten Ebene symmetrisch angeordnet sein. An jedem Achsschenkel können mehrere Querlenkstangenaufnahmen, insbesondere symmetrisch, angeordnet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei Kopplung der Radaufhängungen eines Radpaares mittels der mindestens einen Querlenkstange die Drehachsen der gekoppelten Radaufhängungen und die in den Querlenkstangenaufnahmen eingebrachten Befestigungselemente die Ecken eines Lenktrapezes bilden. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Querlenkstangenaufnahmen an entsprechend orientierten Achsschenkeln ausgebildet sind. Die Querlenkstange bildet folglich die Spurstange des Lenktrapezes.
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Dadurch ergibt sich eine Achsschenkellenkung bzw. Ackermann-Lenkung für das betreffende, das Lenktrapez aufweisende Radpaar. Bei einer Lenkung werden beide Räder des Radpaares somit nicht mehr um den gleichen Lenkwinkel gedreht, sondern es ergibt sich ein Differenzwinkel. Dadurch wird sichergestellt, dass die gedachten Verlängerungen der Radachsen der Räder sich im Wesentlichen in dem Kurvenmittelpunkt schneiden, wodurch das Kurvenfahrverhalten optimiert und Schlupf der Räder bzw. ein „Radieren“ der Reifen vermieden wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens zwei unterschiedlich ausgebildete Querlenkstangen und/oder mindestens zwei unterschiedlich ausgebildete Längslenkstangen vorgesehen sind, welche derart geformt sind, dass sie in unterschiedliche Paare von Querlenkstangenaufnahmen bzw. Längslenkstangenaufnahmen unterschiedlicher Radaufhängungen einbringbar sind. Die verschiedenen Stangen sind insbesondere unterschiedlich geformt, sodass je nach Anwendung unterschiedliche Stangengeometrien und die verschiedenen Quer- oder Längslenkstangenaufnahmen für eine Konfiguration der Lenkvorrichtung zur Verfügung stehen. Dadurch ergibt sich eine hohe Flexibilität für das Umstecken der modularen Teile der Lenkvorrichtung.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der Art der Kopplung der Radaufhängungen die durch eine Rotation der Lenkachse bewirkten Unterschiede der Lenkstärken benachbarter Radpaare, insbesondere die Differenzen der Lenkwinkel hintereinander angeordneter Räder benachbarter Radpaare, veränderbar bzw. einstellbar sind. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn mehrere mit der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung ausgestattete Anhänger- oder Fahrzeugmodule hintereinandergeschaltet werden sollen. Damit sich die Zu- oder Abnahme der Lenkstärke von Radpaar zu Radpaar über die einzelnen Module hinweg „fortpflanzen“ kann, müssen die Lenkvorrichtungen der Einzelmodule abhängig von der Position innerhalb der Modulsequenz entsprechend einstellbar sein. Dies kann durch einfaches Umstecken der Quer- und/oder Längslenkstangen erfolgen. Dadurch ist die Lenkvorrichtung bzw. ein damit ausgestattetes Anhänger- oder Fahrzeugmodul universell einsetzbar.
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In einer weiteren Ausführungsform ist zusätzlich eine Arretierstange vorgesehen, mittels welcher die Radaufhängungen eines Radpaares miteinander koppelbar und bezüglich einer Rotation um die jeweiligen Drehachsen arretierbar sind. Dadurch lässt sich beispielsweise das hinterste Radpaar arretieren, sodass sich eine Lenkvorrichtung mit einem „Nachläufer“ ergibt. Auch hier können die Lenkwinkel der übrigen Radpaare bzw. Räder beliebig eingestellt werden.
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Vorzugsweise weist die Arretierstange in den Endbereichen Befestigungselemente auf, die in entsprechende Arretierstangenaufnahmen der Radaufhängungen reversibel einbringbar bzw. einsteckbar sind. Vorteilhafterweise handelt es sich bei den Arretierstangenaufnahmen um die bereits vorhandenen Längslenkstangenaufnahmen. Eine Arretierung kann dann beispielsweise zusammen mit einer Kopplung mittels einer Querlenkstange erfolgen, sodass kein Spiel für eine Bewegung des betreffenden Radpaares verbleibt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Radaufhängungen, die mindestens eine Querlenkstange, die mindestens eine Längslenkstange und/oder die mindestens eine Koppelstange aus Kunststoff bestehen. Dadurch ergibt sich eine kostengünstige Variante der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung.
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Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin ein Anhänger- oder Fahrzeugmodul (im Folgenden auch: „Modul“) für ein Spielfahrzeug mit einem Fahrwerk, welches eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung mit vorzugsweise mindestens drei Radpaaren, d.h. mindestens sechs Rädern, umfasst. Das Modul ist geeignet für den Zusammenbau eines Anhängers oder eines Spielfahrzeugs. Das Modul umfasst vorzugsweise eine oberhalb des Fahrwerks angeordnete Transportplattform, welche lösbar mit dem Fahrwerk verbunden ist und daher zum Zwecke eines Umbaus der Lenkvorrichtung abgenommen werden kann. Die Lenkvorrichtung ist also nach Trennung der Transportplattform vom Fahrwerk des Moduls von außen zugänglich und modifizierbar. Ferner ist vorzugsweise unterhalb der Lenkvorrichtung eine Motorvorrichtung angeordnet, welche einen Motor, insbesondere Servomotor, umfasst, mittels welchem die Lenkachse zur Bewirkung einer Lenkung des Moduls rotatorisch antreibbar ist.
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Das Anhänger- oder Fahrzeugmodul ist vorzugsweise im Wesentlichen symmetrisch aufgebaut und kann für einen Anbau an ein anderes Modul um 180° gedreht werden. Dadurch lässt sich eine beispielsweise ein zusammengesetzter Anhänger, realisieren, welcher eine in der Anhängermitte gespiegelte Lenkung aufweist (d.h. bei einer Lenkung drehen sich die Räder auf beiden Seiten der Spiegelungsachse in unterschiedliche Drehrichtungen).
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Die Transportplattform kann Verbindungselemente aufweisen, welche zur lösbaren Verbindung mit anderen Modulen in entsprechende Aufnahmen einbringbar und verriegelbar sind. Dabei kann auf der einen Seite des Moduls mindestens ein Verbindungselement und auf der anderen Seite mindestens eine entsprechende Aufnahme vorgesehen sein. Daher kann es zur Verwendung des Moduls bei einer Drehung um 180° notwendig sein, die Transportplattform abzunehmen, um 180° zurück zu drehen und wieder aufzusetzen (insgesamt also nur das Fahrwerk bzw. die Lenkvorrichtung um 180° zu drehen, nicht aber die Transportplattform).
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Ferner kann das Anhänger- oder Fahrzeugmodul eine Schnittstelle zur elektrischen Verbindung mit einem anderen Anhänger- oder Fahrzeugmodul, beispielsweise per Kabel, aufweisen. Dadurch lassen sich beispielsweise in die Motoranordnung integrierte Controller miteinander verschalten, um eine entsprechende Ansteuerung der einzelnen Servomotoren zu erreichen und damit die Lenkung des gesamten Anhängers oder Fahrzeugs modulübergreifend regeln zu können. D.h. bei einer Lenkung pflanzt sich die Mehrachslenkung über die einzelnen Module hinweg fort. Ebenfalls kann eine Lenkwinkelerfassung vorgesehen sein.
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Darüber hinaus kann das Modul Anschlüsse für eine mechanische Kopplung mit einem anderen Modul oder mit einem Zugfahrzeug aufweisen, im letzteren Fall beispielsweise über eine Deichsel. Ferner kann das Modul eine Mechanik zur manuellen Feinjustierung des Geradeauslaufs der Lenkvorrichtung umfassen.
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Des Weiteren umfasst die vorliegende Erfindung einen Anhänger für ein Spielfahrzeug mit mehreren miteinander verbundenen erfindungsgemäßen Anhänger- oder Fahrzeugmodulen, welche miteinander mechanisch und/oder elektrisch gekoppelt sind, sodass die Lenkachsen der einzelnen Module derart ansteuerbar sind, dass die Radpaare aller Module stets die gleiche oder jeweils unterschiedliche Lenkstärken aufweisen. Dabei sind die Unterschiede der Lenkstärken benachbarter Radpaare modulübergreifend durch eine entsprechende Einstellung der Kopplungen der Radaufhängungen mittels der Quer-, Längs- und Koppelstangen der jeweiligen Lenkvorrichtungen einstellbar.
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Durch die Gleichteiligkeit der Komponenten der Lenkvorrichtung, die einfache Modifizierbarkeit durch den Nutzer und die Universalität des Anhänger- oder Fahrzeugmoduls ergibt sich durch die vorliegende Erfindung eine enorme Flexibilität und Bandbreite von Spielvariationen bei gleichzeitig vergleichsweise geringem Kosten-, Montage- und Wartungsaufwand.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
- 1: ein Anhängermodul mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung in einer Draufsicht auf die Lenkvorrichtung;
- 2: ein Ausführungsbeispiel der Radaufhängung der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
- 3: die Radaufhängung gemäß 2 mit montierten Rädern in einer perspektivischen Ansicht;
- 4: einen Ausschnitt des Anhängermoduls gemäß 1 mit teilweise gelösten Quer- und Längslenkstangen in einer perspektivischen Ansicht;
- 5a: ein Anhängermodul mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung in der Geradeausfahrstellung in einer Draufsicht auf die Lenkvorrichtung;
- 5b: das Ausführungsbeispiel gemäß 5a während einer Lenkung mit identischen Lenkstärken der verschiedenen Radpaare;
- 6a: ein Anhängermodul mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung in der Geradeausfahrstellung;
- 6b: das Ausführungsbeispiel gemäß 6a während einer Lenkung mit unterschiedlichen Lenkstärken der verschiedenen Radpaare;
- 7a: ein Anhängermodul mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung mit arretiertem hinterem Radpaar in der Geradeausfahrstellung;
- 7b: das Ausführungsbeispiel gemäß 7a während einer Lenkung mit unterschiedlichen Lenkstärken der beiden vorderen Radpaare;
- 8: eine Draufsicht auf ein Spielfahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel eines mehrachsigen Anhängers, welcher aus mehreren Anhängermodulen mit je einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung zusammengesetzt ist, während einer Kurvenfahrt; und
- 9: das Spielfahrzeug gemäß 8 mit einem nach hinten verlängerten Anhänger und einem an der Anhängermitte gespiegelten Lenkverhalten.
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In der 1 ist ein Anhängermodul 50 mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung 10 in einer Draufsicht auf die an bzw. in einem Fahrwerk 52 des Anhängermoduls 50 montierte Lenkvorrichtung 10 dargestellt. Die Lenkvorrichtung 10 umfasst sechs Radaufhängungen 12, welche paarweise entlang der Längsachse des Anhängermoduls 50 bzw. des Fahrwerks 52 angeordnet sind. Diese Längsachse (hier nicht dargestellt) entspricht der Geradeausfahrrichtung, also derjenigen Richtung, in die sich das Anhängermodul 50 bewegt, wenn keine Lenkung vorgenommen wird.
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Eine einzelne Radaufhängung 12 ist in der 2 perspektivisch dargestellt. An beiden Seiten der Radaufhängung 12 ist je ein Rad 14 über einen in einer kreisrunden Durchführung 13 der Radaufhängung 12 gelagerten Stift drehbar an der Radaufhängung 12 anbringbar. Der Stift bildet die Radachse 15 der Räder 14.
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Im Folgenden werden die beidseitig einer Radaufhängung 12 gelagerten Räder 14 der Einfachheit halber zusammen schlicht als „Rad“ 14 bezeichnet. Dabei ist es gänzlich unerheblich, ob an den Radaufhängungen 12 je ein einziges oder, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, mehrere Räder 14 angeordnet sind.
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Die Räder 14 sind wie die Radaufhängungen 12 paarweise entlang der Längsachse des Anhängermoduls 50 hintereinander angeordnet und bilden drei Radpaare 16. Das in der 1 gezeigte obere Radpaar 16 wird im Folgenden als das „vordere“ und das untere Radpaar 16 als das „hintere“ Radpaar 16 bezeichnet.
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Die Radaufhängungen 12 können bei einer Lenkung einzeln um eine vertikale Drehachse 19 gedreht werden (Einzelradlenkung) und weisen hierfür kreisrunde Aufnahmen 18 zur Lagerung entsprechender Achsen / Stangen / Bolzen / etc. auf.
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Die Lenkvorrichtung 10 umfasst eine zum Ausführen einer Lenkung rotatorisch antreibbare Lenkachse 20, welche am oberen Ende in einen flügelartigen Doppelhebel 21 mündet. Um eine Rotationsbewegung der mittig an dem Fahrwerk 52 bzw. Anhängermodul 50 angeordneten Lenkachse 20 auf die jeweiligen Radaufhängungen 12 zu übertragen und dadurch eine Drehung der zugeordneten Räder 14 zu bewirken, sind die Hebel 21 der Lenkachse 20 mit den Radaufhängungen 12 des mittleren Radpaares 16 über je eine Koppelstange 26 verbunden. Eine Rotation der Lenkachse 20 bewirkt daher eine Drehung der Radaufhängungen 12 des mittleren Radpaares 16.
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Je eine der Radaufhängungen 12 der übrigen (d.h. vorderen und hinteren) Radpaare 16 ist über eine Längslenkstange 24 mit einer der Radaufhängungen 12 des mittleren Radpaares 16 gekoppelt. Die Radaufhängungen 12 der vorderen und hinteren Radpaare 16 sind untereinander über je eine Querlenkstange 22 gekoppelt, sodass die Räder 14 eines Radpaares 16 stets gemeinsam gedreht werden.
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Die erfindungsgemäße Lenkvorrichtung 10 zeichnet sich durch einen modularen und einfachen Aufbau aus, der durch den Nutzer einfach modifiziert und an verschiedene Situationen angepasst werden kann. Um einen einfachen Aufbau mit möglichst wenigen Einzelteilen und geringem Montageaufwand zu erhalten, sind alle Radaufhängungen 12 identisch aufgebaut und können somit auf jeder Seite eines der Radpaare zum Einsatz kommen.
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Die universale Radaufhängung 12 (siehe 2) ist symmetrisch aufgebaut bezüglich der durch die horizontale Radachse 15 und die vertikale Drehachse 19 aufgespannten Ebene (nicht gezeigt). Die Radaufhängung 12 weist vier Längslenkstangenaufnahmen 30 auf, welche äquidistant entlang der Symmetrieachse parallel zur Radachse 15 der Radaufhängung 12 angeordnet sind. Die Längslenkstangenaufnahmen 30 sind als kreisrunde Durchführungen ausgeführt und an einem im Wesentlichen dreieckförmigen Flügel der Radaufhängung 12 ausgebildet, welcher horizontal von der Aufnahme 18 der vertikalen Drehachse 19 weg ragt. Alternativ können die Längslenkstangenaufnahmen 30 auch als Sacklöcher ausgebildet sein. Auch eine andere Anzahl und/oder eine andere als die hier gezeigte äquidistante Anordnung sind möglich.
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Darüber hinaus weist die Radaufhängung 12 zwei gegenüberliegend an der Aufnahme 18 angeordnete Stege auf, an deren der Aufnahme 18 abgewandten Enden je zwei Querlenkstangenaufnahmen 34 angeordnet sind. Die Querlenkstangenaufnahmen 34 sind gabelförmig ausgebildet, wobei die Öffnungen der Gabeln in Richtung der zu beiden Seiten der Radaufhängung 12 angeordneten Räder 14 weisen.
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Zum Koppeln zweier hintereinander angeordneter Radaufhängungen 12 unterschiedlicher Radpaare 16 (z.B. der auf der gleichen Seite der Längsachse des Anhängermoduls 50 angeordneten Radaufhängungen 12 der vorderen oder hinteren und der mittleren Radpaare 16) weisen die Längslenkstangen 24 in ihren beiden Endbereichen jeweils ein Befestigungselement 32 auf. Die Befestigungselemente 32 der Längslenkstangen 24 sind als zu den Längslenkstangenaufnahmen 30 komplementäre zylinderförmige Vorsprünge ausgebildet, welche sich reversibel in jede der identischen Längslenkstangenaufnahmen 30 einstecken lassen. Die Längslenkstangen 24 lassen sich nach dem Einbringen um die entsprechenden Längslenkstangenaufnahmen 30 herum verschwenken.
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Zum Koppeln der Radaufhängungen 12 eines Radpaares 16 (hier jeweils des vorderen und des hinteren Radpaares 16) weisen die Querlenkstangen 22 in ihren beiden Endbereichen ebenfalls jeweils ein Befestigungselement 36 auf. Die Befestigungselemente 36 der Querlenkstangen 22 sind als zu den Querlenkstangenaufnahmen 34 komplementäre zylinderförmige Stifte ausgebildet, welche sich reversibel in jede der identischen gabelförmigen Querlenkstangenaufnahmen 34 einstecken lassen. Die Querlenkstangen 22 lassen sich nach dem Einbringen um die entsprechenden Querlenkstangenaufnahmen 34 herum verschwenken.
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Die 3 zeigt einen Ausschnitt der Lenkvorrichtung 10 der 1 in einer perspektivischen Ansicht mit einer Radaufhängung 12, in deren äußerste Längslenkstangenaufnahme 30 bereits eine Längslenkstange 24 eingesteckt ist. In der Nähe einer der gabelförmigen Querlenkstangenaufnahmen 34 ist der Endbereich einer Querlenkstange 22 zu sehen, deren stiftförmiges Befestigungselement 36 noch nicht eingesteckt ist.
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In der 4 ist ein größerer Ausschnitt der Lenkvorrichtung 10 und des Anhängermoduls 50 gezeigt, wobei sich die Längslenkstange 24, welche das hintere und das mittlere Radpaar 16 miteinander koppelt, oberhalb der entsprechenden Radaufhängungen 12 befindet. Hier sind deutlich die Befestigungselemente 32 der Längslenkstange 24 zu erkennen, welche einen kreisförmigen Querschnitt und eine abgerundete Spitze zum leichteren Einbringen in die Längslenkstangenaufnahmen 30 aufweisen.
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Die Koppelstangen 26 weisen ebenfalls an ihren Enden Befestigungselemente auf, welche wie diejenigen der Querlenkstangen 22 ausgebildet sind und daher in jede der Querlenkstangenaufnahmen 34 reversibel einbringbar sind. Dementsprechend weisen die Enden der flügelartigen Hebel 21 der Lenkachse 20 ebenfalls je mindestens eine Querlenkstangenaufnahme 34 auf. Dadurch können die Hebel 21 über die Koppelstangen 26 mit je einer der mittleren Radaufhängungen 12 reversibel verbunden werden.
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Die universelle Radaufhängung 12 weist insgesamt vier Querlenkstangenaufnahmen 34 auf, wobei sich die gedachten Verbindungslinien jeweils zweier diagonal gegenüberliegender Querlenkstangenaufnahmen 34 in der Mitte der Aufnahme 18, d.h. mit der vertikalen Drehachse 19, schneiden. Werden zwei Radaufhängungen 12 eines Radpaares 16 also auf der Seite, die der Lenkachse 20 zugewandt ist, mit einer Querlenkstange 22 verbunden, sodass deren Befestigungselemente 36 in die innenliegenden Querlenkstangenaufnahmen 34 eingebracht sind, so bilden die vertikalen Drehachsen 19 und die durch die Befestigungselemente 36 gebildeten Drehachsen die Eckpunkte eines Lenktrapezes, wodurch sich eine Achsschenkellenkung bzw. Ackermann-Lenkung ergibt. Die Querlenkstange 22 fungiert hier also als Spurstange des Lenktrapezes.
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Durch diese trapezartige Anordnung der Lenkmechanik werden bei einer Lenkung unterschiedliche Lenkwinkel der Räder 14 des betreffenden Radpaares 16 erzeugt. Dadurch treffen sich die gedachten Verlängerungen 82 der Radachsen 15 immer automatisch (außer in der Geradeausfahrstellung) im Bereich des Kurvenmittelpunkts 80, sodass ein Schlupf aufgrund der unterschiedlich großen Laufkreisradien der Räder 14 vermieden wird. Diese Achsschenkellenkung lässt sich unabhängig von der Einbauposition bzw. -orientierung der Radaufhängungen 12 erreichen, da die Querlenkstangenaufnahmen 34 symmetrisch angeordnet und aufgebaut sind.
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Auf den durch das Lenktrapez erzeugten Differenzwinkel der verlängerten Radachsen 15 der Räder 14 kann allerdings u.U. verzichtet werden, falls die mechanischen Toleranzen der Bauteile des Spielfahrzeugs größer sind und daher stärker ins Gewicht fallen. In einem solchen Fall kann auch eine andere Anordnung der Querlenkstangenaufnahmen 34 vorgesehen sein, welche kein Lenktrapez ergibt.
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Durch die symmetrische Anordnung der Querlenkstangenaufnahmen 34 ergibt sich zudem der Vorteil, dass zur Schaffung eines Lenktrapezes nicht nur die innenliegenden Querlenkstangenaufnahmen 34 mittels einer kürzeren Querlenkstange 22 verbunden werden können. Alternativ lässt sich der gleiche Effekt erzielen, wenn die außenliegenden Querlenkstangenaufnahmen 34 auf der anderen Seite der Radachse 15 mit einer entsprechend längeren Querlenkstange 22 verbunden werden. Ein Beispiel hierfür ist in der 1 dargestellt, in der erkennbar ist, dass bei dem vorderen Radpaar 16 die der Lenkachse 20 zugewandten innenliegenden Querlenkstangenaufnahmen 34 durch eine kürzere Querlenkstange 22 und bei dem hinteren Radpaar 16 die der Lenkachse zugewandten außenliegenden Querlenkstangenaufnahmen 34 durch eine längere Querlenkstange 22 verbunden sind. Dies kann aus Platzgründen vorteilhaft sein und erhöht die Flexibilität der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung 10.
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Bei dem mittleren Radpaar 16, deren Radaufhängungen 12 über die Koppelstangen 26 mit der Lenkachse 20 gekoppelt sind, wird der Differenzwinkel der Räder 14 durch die Verwendung unterschiedlich langer Koppelstangen 26 erzeugt, wobei eine der Koppelstangen 26 in die innenliegende Querlenkstangenaufnahme 34 der einen Radaufhängung 12 und die andere Koppelstange 26 in die außenliegende Querlenkstangenaufnahme 34 der anderen Radaufhängung 12 eingesteckt ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 sind jeweils zwei Querlenk-, Längslenk- und Koppelstangen 22, 24, 26 vorgesehen. Diese können prinzipiell, je nach Anwendung, identisch oder aber unterschiedlich geformt sein. So weisen die Querlenkstangen 22 eine unterschiedliche Länge auf, ebenso die Koppelstangen 26. Die Längslenkstangen 24 sind geschwungen, wobei der geschwungene Teil nach innen, also in Richtung des Fahrwerks 52, ragt, sodass es beim Lenken nicht zu Kollisionen mit den gedrehten Radaufhängungen 12 kommt. Die Längslenkstangen 24 weisen in diesem Ausführungsbeispiel eine identische Form auf. Es ist aber auch möglich, dass sie eine andere Geometrie, z.B. eine unterschiedliche Länge und/oder eine andere geschwungene Form, aufweisen.
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Je nachdem, wie die einzelnen Stangen 22, 24, 26 geformt sind und in welche Paare von Quer- oder Längslenkstangenaufnahmen 30, 34 sie eingesteckt werden, lässt sich ein unterschiedliches Lenkverhalten der einzelnen Radpaare 16 bzw. der jeweiligen Räder 14 erreichen. Durch die einfache Umsteckbarkeit lässt sich das Lenkverhalten bequem durch den Nutzer einstellen und an die gewünschte Situation anpassen. Hierzu kann ein ganzes Set von unterschiedlich geformten Querlenk-, Längslenk- und Koppelstangen 22, 24, 26 vorgesehen sein, aus denen der Nutzer die jeweils passenden Stangen 22, 24, 26, 28 auswählen kann.
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In den 5a-7b sind verschiedene Ausführungsbeispiele gezeigt, bei denen unterschiedlich geformte Querlenk-, Längslenk- und Koppelstangen 22, 24, 26 sowie andere Verbindungskombinationen der Quer- oder Längslenkstangenaufnahmen 30, 34 zum Einsatz kommen und dadurch ein jeweils anderes Lenkverhalten erreicht wird. Die jeweiligen Figuren auf der linken Seite (5a, 6a und 7a) zeigen dabei die Geradeausfahrstellungen, bei denen kein Lenkeinschlag vorliegt. In den jeweiligen Figuren auf der rechten Seite (5b, 6b und 7b) sind dagegen Situationen während einer Lenkung gezeigt.
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Die 5a und 5b zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem identische Längslenkstangen 24 verwendet werden, deren Befestigungselemente 32 alle in die (von den jeweiligen Drehachsen 19 der Radaufhängungen 12 aus gesehen) äußersten Längslenkstangenaufnahmen 30 der Radaufhängungen 12 eingesteckt sind. Dadurch wird bei einer Lenkung (siehe 5b) erreicht, dass alle Radpaare 16 dieselbe Lenkstärke aufweisen, dass folglich alle Räder auf derselben Seite des Fahrgestells 52 denselben Lenkwinkel aufweisen. Durch die Bildung der Lenktrapeze an den vorderen und hinteren Radpaaren 16 und durch die Verwendung unterschiedlicher Koppelstangen 26 weisen die Räder 14 jedes der Radpaare 16 leicht unterschiedliche Lenkwinkel auf (Achsschenkellenkung).
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Bei dem in den 6a und 6b gezeigten Ausführungsbeispiel werden unterschiedlich geformte Längslenkstangen 24 verwendet, deren Befestigungselemente 32 in unterschiedliche Kombinationen von Längslenkstangenaufnahmen 30 der Radaufhängungen 12 eingesteckt sind. Dadurch wird ein Lenkverhalten generiert (siehe 5b) bei dem alle Radpaare 16 eine unterschiedliche Lenkstärke aufweisen.
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Der Begriff Lenkstärke bezeichnet hierbei die Stärke der Auslenkung des gesamten Radpaares 16, es werden also beide Räder 14 zusammen betrachtet. Dieser Begriff wird verwendet, da vorliegend die Räder 14 jedes Radpaares 16 aufgrund der Achsschenkellenkung unterschiedliche Lenkwinkel aufweisen und daher nicht von einem (gemeinsamen) Lenkwinkel eines Radpaares 16 gesprochen werden kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel, welches in den 7a und 7b gezeigt ist, ist das hintere Radpaar 16 (links im Bild) mittels einer Arretierstange 28 gegenüber einer Drehung bei einer Lenkung fixiert. Zusammen mit der die Radaufhängungen 12 des hinteren Radpaares 16 miteinander koppelnden Querlenkstange 22 ergibt sich dadurch eine Arretierung des Radpaares 16, wodurch eine Lenkvorrichtung mit einem sogenannten „Nachläufer“ erreicht wird. Die Arretierstange 28 weist hierzu die ebenfalls bei den Längslenkstangen 24 verwendeten Befestigungselemente auf, welche in die Längslenkstangenaufnahmen 30 der Radaufhängungen 12 reversibel eingesteckt werden können.
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Die Radaufhängungen 12, die Querlenk-, Längslenk- und Koppelstangen (22, 24, 26) sowie die Arretierstange 28 bestehen aus Kunststoff.
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Je nachdem, welche Stangenformen und Kombinationen von Aufnahmen 30, 34 für die Kopplungen der einzelnen Radaufhängungen 12 verwendet werden, lassen sich unterschiedliche Eigenschaften der Mehrachslenkung erreichen. So lassen sich beispielsweise die Lenkwinkeldifferenzen zwischen den jeweiligen Rädern 14 der Radpaare 16 beeinflussen, z.B. ein gleichmäßiger Anstieg der Lenkstärke von Radpaar 16 zu Radpaar 16, oder ein stetig zunehmender Lenkstärkenunterschied.
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Dies kann insbesondere dann relevant sein, wenn mehrere mit der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung 10 ausgestattete Anhängermodule 50 zu einem größeren Anhänger 70 kombiniert werden, bei welchem sich die Mehrachslenkung über die Anhängermodulgrenzen hinweg fortpflanzt.
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In der 8 ist ein Spielfahrzeug gezeigt, welches ein Zugfahrzeug 72 und einen mit diesem über eine verschwenkbare Deichsel 74 gekoppelten Anhänger 70 umfasst. Der Anhänger 70 besteht aus drei identischen Anhängermodulen 50, welche jeweils eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung 10 umfassen. Der zusammengesetzte Anhänger 70 weist somit insgesamt neun Radpaare 16 („Achsen“) auf. Die Mehrachslenkung zwischen den einzelnen Anhängermodulen 50 ist synchronisiert, sodass bei dem in der 8 gezeigten Lenkvorgang bzw. der Kurvenfahrt um den Kurvenmittelpunkt 80 herum, die Lenkstärke der Radpaare 16 ausgehend von dem hintersten Radpaar 16 von Radpaar 16 zu Radpaar 16 zunimmt.
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Ebenfalls eingezeichnet sind die gedachten Verlängerungen 82 der Radachsen 15 aller Räder 14 des Anhängers 70, welche sich in dem Kurvenmittelpunkt 80 treffen. Dadurch wird ein optimiertes Fahrverhalten bei der Kurvenfahrt erreicht, bei dem ein Schlupf der Räder 14 vermieden wird.
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In der 9 ist das in der 8 gezeigte Fahrzeug dargestellt, wobei der Anhänger 70 nach hinten um drei weitere Anhängermodule 50 erweitert wurde. Die hinteren drei Anhängermodule 50 wurden dabei um 180° gegenüber den vorderen Anhängermodulen 50 gedreht, sodass sich ein an der Mitte des Anhängers 70 gespiegeltes Lenkverhalten ergibt, bei dem während der Kurvenfahrt die Räder 14 in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden. Dadurch befindet sich der Kurvenmittelpunkt 80 auf Höhe der Anhängermitte, wobei sich alle gedachten Verlängerungen 82 der Radachsen 15, also auch diejenigen der hinteren drei Anhängermodule 50 (nicht eingezeichnet), in dem Kurvenmittelpunkt 80 treffen.
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Das erfindungsgemäße Universal- Anhängermodul 50 weist eine Transportplattform auf (nicht gezeigt), welche oberhalb des Fahrwerks 50 und der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung 10 angeordnet und lösbar mit dem Fahrwerk 50 verbunden ist. Die Transportplattform kann also durch den Nutzer abgenommen werden, wodurch die Lenkvorrichtung 10 bzw. die Radaufhängungen 12, die Lenkachse 20 sowie die jeweiligen Querlenk-, Längslenk-, Koppel- und ggf. Arretierstangen 22, 24, 26, 28 freigelegt werden und von außen zugänglich sind. Dadurch kann die Lenkvorrichtung 10 bequem vom Nutzer umgebaut und anschließend die Transportplattform wieder aufgesetzt werden.
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Das Anhängermodul weist ferner eine Motorvorrichtung auf (nicht gezeigt), welche unterhalb der Lenkvorrichtung 10 angeordnet ist und einen Servomotor umfasst, der zum Zwecke eines Lenkvorgangs die Lenkstange 20 rotatorisch antreibt. Ferner ist eine Elektronik bzw. ein Controller vorhanden, welcher den Servomotor steuert, sowie ein Getriebe. Die für die Lenkbewegung zuständige Motorvorrichtung weist ebenfalls eine integrierte Rutschkupplung sowie eine mechanische Feinjustierung auf, wobei mit Letzterer der Geradeauslauf des Anhängermoduls 50 mechanisch justiert werden kann.
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Um das dynamische Fahrverhalten und die Stabilität des Anhängermoduls 50 zu optimieren, kann das komplette Fahrwerk 52 von der Transportplattform durch eine Federung (nicht dargestellt) entkoppelt werden. Die Federkraft der Federung kann mechanisch, z.B. durch Stellschrauben, einstellbar sein. Durch diese Einstellmöglichkeit können impulsartige Stoßkräfte, die z.B. beim Überfahren von Teppichkanten o.ä. entstehen, individuell gedämpft werden. Das Fahrwerk 52 kann beispielsweise mit Hilfe eines Schraubendrehers oder einer Münze an den Stellschrauben vom Nutzer selbst gelöst werden.
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Die Montage des Anhängermoduls 50 kann in mehrere kleinere Baugruppen unterteilt werden, wie z.B. die Lenkvorrichtung 10 mit Einzelradaufhängung, die Motorvorrichtung mit Elektronik, die Transportplattform und das Fahrgestell 52.
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Elektrisch können die Anhängermodule 50 per Kabel miteinander verbunden werden, wofür entsprechende Steckverbinder vorgesehen sein können (nicht gezeigt).
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Es ist ebenfalls denkbar, dass die vom Servomotor erzeugte Lenkbewegung durch eine einfache Lenkstange generiert wird. Dadurch könnte das Anhängermodul 50 auch rein mechanisch von einer anderen Stelle aus bedient werden, z.B. von der Deichsel 74 vorne am Anhänger 70. Die Anhängermodule 50 können idealerweise durch einfaches Zusammenstecken miteinander verbunden und wieder getrennt werden. Hierfür können entsprechende Steckelemente vorgesehen sein.
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Normalerweise würde eine solche Lenkvorrichtung 10 bzw. ein solches Universal-Anhängermodul 50 sechs kleine Antriebe benötigen, um alle unterschiedlichen Radeinschlagwinkel zu verwirklichen. Die vorliegende Erfindung dezimiert den elektromechanischen Aufwand pro Anhängermodul 50 bzw. Lenkvorrichtung 10 auf einen einzigen Servoantrieb. Dadurch ist der Montage- und Wartungsaufwand viel geringer und die Stückkosten werden erheblich reduziert.
