DE1430372C - Fahrzeugradantrieb - Google Patents

Description

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist der Luftreifen des Treibrades in mehrere Luftkammern O₁ bis O_n unterFahrtrichtung verstellbare Einlaßsteueröffnung mit io teilt, die unabhängig voneinander mit Druckluft geeiner Druckluftquelle und nach Weiterdrehen um speist werden können. Das abwechselnde Füllen der einen bestimmten Winkelbetrag mit einer Auslaß- Kammern O₁ bis O_n wird in der Weise vorgenommen, steueröffnung in Verbindung kommen, so daß die daß die Druckluft jeweils der gerade hinter der durch Resultierende des zwischen dem Treibrad und der den Achszapfen des Treibrades verlaufenden verti-Fahrbahn wirksamen Druckes hinter der durch den 15 kalen Ebene befindlichen Luftkammer zugeführt wird, Achszapfen verlaufenden vertikalen Ebene liegt. so daß sich der Einwirkungspunkt der Kraft P an der

Bei einem bekannten Fahrzeugradantrieb dieser Berührungsstelle zwischen Treibrad und Fahrbahn Art wird der Verteiler durch den hohlen Achszapfen unterderVoraussetzungstarkunterschiedlicherDrücke gebildet und die Einlaßsteueröffnung sowie die Aus- in benachbarten Kammern, bis hinter die durch den laßsteueröffnungen sind im Achszapfen angeordnet, 20 Achszapfen verlaufende vertikale Ebene zum Punkt A der zur Einstellung der Drehrichtung des Rades ver- verschiebt. Dadurch entsteht ein Antriebsmoment am drehbar gelagert ist. Dadurch, daß der Verteiler als Treibrad, das der Kraft P am Treibrad (= Belastung hohler Achszapfen ausgebildet ist, ergeben sich ver- des Treibrades) multipliziert mit der seitlichen Verschiedene Nachteile. Wegen der geforderten Festig- Schiebung α des Punktes A gegenüber der Achslage keit können die Steueröffnungen nur klein ausgeführt 25 entspricht. Durch Regelung des Druckunterschiedes in sein. Aus diesem Grunde sind hohe Drehzahlen des den einzelnen Luftkammern des Treibrades bzw. in Treibrades nicht möglich, da die Einlaßsteueröffnung der Zuführungs- und Abführungs-Rohrleitung sowie mit der jeweiligen Kammer nur eine äußerst kurze durch Veränderung der Winkelstellung der Einlaß-Zeit in Verbindung steht. Ein wesentlicher Nachteil steueröffnung in bezug auf die durch den Achszapfen dieser bekannten Ausgestaltung besteht in der 30 verlaufende vertikale Ebene können verschieden große Schwierigkeit, Reparaturarbeiten an diesem Antriebs- Antriebs- oder Bremsmomente erreicht werden, aggregat durchzuführen. Beim normalen Einkammer-Luftreifen ist der er-

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrzeugrad- forderliche Luftdruck gleich der Belastung des Rades antrieb der eingangs erläuterten Art so auszugestalten, dividiert durch die Berührungsfläche des Luftreifens daß bei genügend großer Ausbildung der Einlaß- und 35 mit der Erde. Dabei wird vorausgesetzt, daß längs der Auslaßsteueröffnungen eine einfache Demontage bzw. ganzen Berührungsfläche gleicher Druck herrscht und Montage des gesamten Aggregates bei notwendigen
Reparaturarbeiten möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einlaß- und die Auslaßsteueröffnung in 40
einem winkelverstellbar auf dem Achszapfen angeordneten Ringschieber vorgesehen sind, der zwischen
dem als fest mit der Radnabe verbundene Scheibe
ausgebildeten Verteiler und einem die zur Druckluftquelle bzw. zu der Saugseite der Druckluftquelle füh- 45 des Treibrades sein, rende Leitungen aufnehmenden, fest mit dem Achs- In Fig. 2 ist schematisch die Verteilung der

zapfen verbundenen Flansch angeordnet ist. Drücke in der Berührungsfläche des Treibrades mit

Durch die scheibenartige Ausgestaltung des Vertei- der Erde dargsetellt; der resultierende Angriffspunkt lers und durch die hierzu parallele Anordnung eines der Drücke befindet sich im Punkt/1. Die Grenz-Ringschicbers, der auf dem Achszapfen drehbar ge- 50 antriebsbedingungen (Schleudergrenze) werden erlagert ist und den Austausch des Druckmediums zwi- reicht, wenn die Verschiebung α des Punktes A gleich sehen Verteiler und einem die zur Druckluftquelle ist dem Abstand r der Achse von der Erde (aktiver bzw. zu der Saugseite der Druckluftquelle führende Halbmesser des Treibrades), multipliziert mit dem Leitungen aufnehmenden Flansch überwacht, können Reibungskoeffizienten zwischen Treibrad (Luftreifen) die Einlaß- und Auslaßsteueröffnungen die für die 55 und Erde (0,4 bis 1,0). Für eine Fahrt auf ebener Funktionsweise erforderlichen Abmessungen erhalten Strecke ist diese Verlagerung α verhältnismäßig klein; und vor allen Dingen wird eine einfache Demontage
bzw. Montage des gesamten Aggregates bei einer
erforderlichen Reparaturarbeit ermöglicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind 60 in den Unteranspriichen beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand
der Zeichnung nachstehend beschrieben.
I is zeigt

F i g. 1 die Gesamtanordnung eines Fahrzeugrad- 65 34, wobei die gegenüberliegenden geraden Wände

antriebes in schematischcr Darstellung, dieser Einlagen durch Seile 31 derart verbunden wer-

F^;ig. 2 die Verteilung der Berührungsfläche des den, daß sic in der Achsrichtung des Annuloids fest

Rades mit der Fahrbahn, in den übrigen dazu senkrechten Richtungen frei aus-

daß die weiche Decke des Luftreifens die im Stillstand gegenüber der Radachse symmetrische Verteilung der Drücke nicht entstellt.

Bei dem vorliegenden Treibrad ist die Druckverteilung in der Berührungsfläche mit der Erde nicht symmetrisch zur Radachse, so daß eine exzentrische Wirkung der Antriebskraft entsteht. Die resultierende Kraft P muß jedoch auch hier gleich der Belastung

sie entspricht dem erforderlichen Antriebsmoment M_k am Rade auf ebener Strecke, dividiert durch die Belastung (= Kraft P) des Treibrades.

Die Konstruktion der Reifendecke unterscheidet sich von den geläufigen Niederdruck-Luftreifen grundsätzlich nicht. Die Unterteilung des Luftreifens in Kammern erfolgt durch die Anwendung mehrerer selbständiger Einlagen in Form von Ringsegmenten

dehnbar sind. Der Luftdruck in diesen Richtungen wird durch die normalen Kordeinlagen des Luftreifens aufgenommen.

Das Antriebsmoment am Treibrad wird durch die Menge und den Druck der vom Kompressor K gelieferten Luft geregelt. Dies geschieht auf einfache Weise durch Änderung der Drehzahl des Kompressors K und des ihn antreibenden Motors M. Je nach den Verhältnissen am Treibrad wird entweder das Antriebsmoment oder die Drehzahl des Treibrades geändert.

Zum Ausgleich etwaiger Verluste durch Undichtigkeiten und zur Änderung des Grunddruckes des durchschnittlichen Füll- und Abfalldruckes im geschlossenen Luftsystem ist ein vom Motor M₁, angetriebener Hilfskompressor K₁, und ein Reduzierventil R vorgesehen. Der Hilfskompressor K₁, läßt sich im Notfalle auch für den eigentlichen Antrieb des Fahrzeugs benutzen. In diesem Falle kann die Abluft als Ansaugluft des Hilfskompressors benutzt werden. Eine Federung des Luftreifens bei Fahrt über Un- \ j ebenheiten der Fahrbahn ist durch das Rückschlagventil 35 und die zusätzliche Luftkammer 36 gewährleistet.

In F i g. 5 ist ein Querschnitt durch das Treibrad dargestellt. Auf dem drehfesten Achszapfen 1 ist eine frei drehbar, auf Kegellagern 3 gelagerte Radnabe 2 angeordnet, an der das Treibrad 5 mittels Schrauben 4 befestigt ist. Mit der Radnabe 2 und dem Treibrad 5 ist ein als Scheibe ausgebildeter Verteiler 6 fest verbunden, in dessen linken Hälfte sich Kanäle 7 für die Zufuhr und Abfuhr der Druckluft in die bzw. aus den Kammern des Luftreifens 18 befinden. Eine Dichtung 8 verhindert das Entweichen des Schmierfettes der Kegellager 3. Die rechte Hälfte des Verteilers 6 ist wie eine übliche Bremstrommel ausgebildet, in der Bremsbacken 9 bekannter Ausführung angeordnet sind. Der Achszapfen 1 ist fest mit einem Flansch 10 verbunden, in dem eine Leitung 11 für die vom Kompressor K gelieferte Druckluft vorgesehen ist.

Zwischen dem Flansch 10 und dem als Scheibe ■' ) ausgebildeten Verteiler 6 ist dicht und drehbar ein Ringschieber 12 mit Einlaß- und Auslaßsteueröffnungen 14 bzw. 13 gelagert. Der Ringschieber 12 kann mittels einer Regelstange 29 um die Achse des Achszapfens 1 gedreht werden. Die Abdichtung des Ringschiebers an den Seiten erfolgt durch Dichtpackungen 15. Damit zwischen die Berührungsflächen des Ringschiebers 12, des Flansches 10 und des Verteilers 6 keine Fremdkörper gelangen, die diese Berührungsflächen beschädigen und dadurch das Entweichen von Luft ermöglichen könnten, wird derRingschieber 12 durch die Abdeckung 16 geschützt, die mit dem Verteiler 6 fest vrebunden und auf dem Umfang des durch den Dichtring 17 geschützten Flansches 10 frei drehbar ist. _:

Der Luftreifen 18 ist in Luftkammern unterteilt, denen die Druckluft vom Kompressor K über den Ringschieber 12, die Einlaßsteueröffnungen 14, Kanäle 7, öffnungen 23 des Verteilers 6 und die Rohrleitungen 19 zugeführt wird.. Die Kegellager 3 sind am Achszapfen I durch eine Schraubenmutter 20 befestigt, die durch einen Splint 21 gesichert und einen Radnabendeckel 22 abgedeckt ist. Um das Auswechsein des Treibrades 5 einschließlich des Luftreifens 18 (nach Lösen der Schrauben 4) zu erleichtern, sind die öffnungen 23 im Verteiler 6 und die in diese einmündenden Enden der Rohrleitungen 19 in Achsrichtung des Treibrades 5 angeordnet und mit Dichtungen 33 versehen, so daß die Rohrleitungen 19 leicht aus- und einschiebbar sind. Zur Lagesicherung der Enden der Rohrleitungen 19 ist ein Gleichrichtring 30 vorgesehen, der am Treibrad 5 befestigt und mit entsprechenden Ausschnitten versehen ist.

In Fig. 6 ist die Regelung des Einfüllcns der Luft in die Luftkammern 17' bzw. des Auslassend der Luft aus diesen Luftkammern veranschaulicht. Der Ringschieber 12, in dem die erwähnten Einlaß- und Auslaßsteueröflnungen 14 bzw. 13 vorgesehen sind, kann um die Achse verdreht werden, wodurch der Beginn des Luftauffüllens in die Luftkammern und des Luftauslassens aus den Luftkammern geregelt wird. Der Ringschieber 12 ist mit einem Auge versehen, in das die Regelstange 29 eingreift, die mittels einer Kolbenstange 24 mit dem Kolben 25 im Druckluftzylinder 26 verbunden ist.

Durch den Reversierhahn 27 wird die Druckluft aus der Leitung 11 vom Kompressor K der rechten oder linken Seite des Kolbens 25 zugeführt, je nachdem, ob sich das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts bewegen (bzw. bremsen) soll. Durch die Verschiebung des Kolbens 25 wird der Ringschieber 12 verdreht,, wobei sich die Feder 28 zusammendrückt oder ausdehnt. Im Ringschieber 12 ist eine für das Auffüllen bestimmte kürzere Einlaßsteueröifnung 14 und ein für das Auslassen der Luft aus den einzelnen Luftkammern 17' des Luftreifens bestimmte längere Auslaßsteuerörrnung 13 vorgesehen. Beim Verdrehen des Ringschiebers 12 ist die Einlaßsteueröffniing 14 für das Auffüllen ständig mit der Leitung 11 für die vom Kompressor K gelieferte Druckluft und die Auslaßsteueröffnung 13 für den Auslaß dauernd mit der Saugrohrleitung 32 des Kompressors K verbunden. Der Ringschieber 12 läßt sich insgesamt um den Winkel b drehen. Dabei erfolgt das Auffüllen der Luftkammern O₁ bis O_n im Bereich des Winkels c und das Entleeren im Bereich des Winkels d.

Das Treibrad arbeitet folgendermaßen:

Die komprimierte Luft wird gemäß Fig. 1 dem Treibrad 5 vom Kompressor K zugeführt, der vom Motor M angetrieben wird. Wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt, so kann der Kompressor K und auch der Motor M stillstehen. In diesem Falle herrscht im ganzen geschlossenen Luftsystem der gleiche Luftdruck, und zwar der Grunddruck des Luftreifens. Auch im Treibrad 5 ist demgemäß in allen Luftkammern O_x bis O_n der gleiche Luftdruck vorhanden. Entweicht durch eine Undichtigkeit Luft aus dem System, so kann Luft mittels des Hifiskompressors K₁,, der vom MotorM₁, angetrieben wird, auf den ursprünglichen Druck nachgeliefert werden. Im umgekehrten Falle ist es notwendig, den Druck herabzusetzen, was mittels des Reduzierventils R durch Verminderung des Federdruckes erfolgt. Auf den Kolben des Reduzierventils R wirkt der Druck aus der vom Kompressor K kommenden Leitung 11 und auch der zum Kompressor K zurückführenden Saugrohrleitung 32, so daß der geregelte Druck vom Druck zu beiden Leitungen abhängig ist.

Wird der Motor Λ/ eingeschaltet, so läuft der Kompressor K an und liefert Luft durch die Leitung 11 in das Treibrad 5, dessen Querschnitt in Fig. 5 daigestellt ist. Die komprimierte Luft wird dabei zunächst dem Ringschieber 12 zugeführt, aus dem die Luft weiter durch die Kanäle 7 im Verteiler 6 und von

hier aus durch die Rohrleitung 19 in die Luftkammern des Luftreifens 18 geführt wird. Durch den Ringschieber 12 wird die Luftzufuhr so geregelt, daß die Luft jeweils der Luftkammer zugeführt wird, die sich in Fahrtrichtung hinter der durch den Achszapfen des Treibrades verlaufenden vertikalen Ebene befindet. Der Luftdruck in dieser Luftkammer beginnt sich zu erhöhen, die Druckverteilung in der Berührungsfläche des Rades mit der Erde verliert ihre Symmetrie und die Druckresultante bzw. die Kraft P, die der Belastung des Luftreifens entspricht, verschiebt sich um den Wert α hinter die durch die Radachse verlaufende vertikale Ebene. Sobald das Moment aus der Kraft P und der Verschiebung α größer wird, als dies zum Überwinden der Fahrwiderstände notwendig ist, beginnt sich das Fahrzeug zu bewegen.

Beim Ansteigen des Luftdruckes in der erwähnten Luftkammer des Treibrades 5 und demgemäß auch in der Leitung 11 des Kompressors K, wirkt der Luftdruck auf den Kolben 25 ein, so daß die Feder 28 zusammengedrückt und dadurch der Ringschieber 12 verdreht wird. Die Luft wird daher in die noch weiter hinter der durch den Achszapfen des Treibrades verlaufenden vertikalen Ebene liegenden Luftkammern geführt, so daß sich die Verschiebung α und damit auch das Antriebsmoment weiter vergrößert (die Kraft P bleibt konstant). Das Auffüllen der Luftkammern mit Druckluft erfolgt jeweils im Bereich des Winkels c. Nach dem Auffüllen einer Luftkammer zu diesem Bereich expandiert die Luft in dieser Luftkammer bis zum Augenblick der Unterbrechung der Berührung der betreffenden Luftkammer mit der Erde und dann entleert sich die Luftkammer im Bereich des Winkels d.

Fährt das Fahrzeug an und vergrößert sich die Drehzahl des Treibrades, so erhöht sich der Luftverbrauch; der Druck in der der Zuführung dienenden Leitung 11 sinkt daher und demgemäß verringert sich das Antriebsmoment (die Verschiebung a). Eine Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine Vergrößerung des Antriebsmomeiits wird durch eine Erhöhung der Luftzufuhr mittels einer Drehzahlerhöhung des Kompressors K erreicht. Durch Umschalten des Reversierhahnes 27 wird die Druckluft der anderen Seite des Kolbens 25 zugeführt, so daß die Druckluft vor der vertikalen, durch den Achszapfen des Treibrades verlaufenden vertikalen Ebene in die Kammern O, bis O_n gelangt. Das Antriebsmoment aus der Kraft P und der Verschiebung α kehrt daher seine Richtung um, so daß das Fahrzeug gebremst oder rückwärts angetrieben wird.

Für die Bremsung und Sicherung des Fahrzeugs am Abhang dient die von der mit dem Verteiler 6 verbundenen Bremstrommel und den Bremsbacken 9 gebildete Bremse.

Die beschriebene Ausführung zeichnet sich durch die Vorteile eines Momentenwandlers und die Verlegung des Antriebsmotors bis an den Umfang des Treibrades aus und ermöglicht eine bedeutende Herabsetzung des Gewichtes. Die Bedienung eines mit diesem Antrieb ausgerüsteten Fahrzeuges ist sehr einfach.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Fährzeugradantrieb, bei dem ein mit einer Nabe frei drehbar auf einem feststehenden Achszapfen gelagertes Treibrad an seinem Umfang mehrere voneinander getrennte, ringsegmentförmige Luftkammern enthält, die über Rohrleitungen an einen mit der Nabe verbundenen zentralen Verteiler angeschlossen sind und jeweils hinter der durch den Achszapfen verlaufenden vertikalen Ebene über eine entsprechend der gewünschten Fahrtrichtung verstellbare Einlaßsteueröffnung mit einer Druckluftquelle und nach Weiterdrehen um einen bestimmten Winkelbetrag mit einer Auslaßsteueröffnung in Verbindung kommen, so daß die Resultierende des zwischen dem Treibrad und der Fahrbahn wirksamen Druckes hinter der durch den Achszapfen verlaufenden vertikalen Ebene liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und die Auslaßsteueröffnung (14 bzw. 13) in einem winkelverstellbar auf dem Achszapfen (1.) angeordneten Ringschieber (12) vorgesehen sind, der zwischen dem als fest mit der Radnabe (2) verbundene Scheibe ausgebildeten Verteiler (6) und einem die zur Druckluftquelle (Kompressor K) bzw. zu der Saugseite der Druckluftquelle führende Leitungen (11 bzw. Saugrohrleitung 32) aufnehmenden, fest mit dem Achszapfen verbundenen Flansch (10) angeordnet ist.

2. Fahrzeugradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringschieber (12) über eine in beiden Richtungen federnd abgestützte Regelstange (29) mit einem doppelt wirkenden Kolben (25) verbunden ist, der in einem Druckluftzylinder (26) arbeitet, dessen beide Arbeitsräume über einen Reversierhahn (27) mit der zur Druckluftquelle (Kompressor K) führenden Leitung (11) bzw. mit der freien Atmosphäre verbunden ist.

3. Fährzeugradantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringschieber (12) innerhalb einer fest mit dem Verteiler (6) verbundenen auf dem Flansch (10) dichtend geführten Abdeckung (16) angeordnet ist.

4. Fährzeugradantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (6) fest mit einer Bremstrommel verbunden ist und die Rohrleitungen (19) in Richtung des Achszapfens (1) verlaufend in im Verteiler (6) vorgesehene öffnungen (23) unter Zwischenschaltung von Dichtungen (33) eingeschoben und außerhalb des Verteilers (6) durch einen mit dem Treibrad verbundenen Gleichrichtring (30) geführt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen