DE1918060A1 - Antriebsvorrichtung fuer die Raeder eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

PatentmwBlt· Dlpl.-lng. R. Beetz u, 41O-14.465P« 9.4.1969 Dipl.-Ing. Lamprecht MOndMn 21, SMmdorfstt. 10 Commissariat ä l'ßnergie Atomique,

29, rue de la Federation, Paris 15^e (Prankreich)

Antriebsvorrichtung für die Radar «in·· Fahrzeuges

Die Erfindung besieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für die Rüder eines Fahrseugesi die Erfindung soll insbesondere die Winkelgeschwindigkeiten dieser Räder im Verhältnis zueinander in Abhängigkeit von den jeweiligen Lenk-Einstellungen der Räder aufeinander abstimmen, d. h» in Abhängigkeit von der jeweiligen Momentanlage des Schwenk»en- f trums des Fahrzeuges« In der an g. 4. 19*>9 eingereichten Patentanmeldung der gleichen Anmelderin "Vorrichtung zum Lenken der Räder eines Fahrzeuges" sind Anordnungen besohrieben_f die es gestatten, die Einstellung der Räder um ihre Sohwenkaohsen derart durchzuführen, daß das Schwenkzentrum des Fahrzeuges in einen beliebigen Punkt der "Basisebene" gelegt werden kann, weiche durch die Zentren aller Fahrzeugräder geht, deren Anzahl beliebig sein kann. In dem einfachsten Fall ist angenommen, daß die den Fahrzeugrädern zugeordneten Sohwenkaohsen sämtlich parallel sind und daß die Radzentren an den Ecken einee In «inen

009843/1285

k 10- (B 2685-3)-L=s?

Kreis eingeschriebenen Polygone liegen. Unter dieser Voraussetzung ist in der älteren Anmeldung eine Lenkvorrichtung beschrieben, die es gestattet, in jedem Augenblick das Schwenkzentrum des Fahrzeuges auf dessen transformierten oder harmonisch konjugierten Punkt dieses Zentrums relativ zu einem Bezugskreis zu halten, welcher aus dem Basiskreis durch eine bestimmte geometrische Transformation abgeleitet ist, wobei das Schwenkzentrum fallweise entweder innerhalb oder außerhalb des Basiskreises liegt.·

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun das Schaffen einer Antriebsvorrichtung der Räder eines Fahrzeuges, welche diesen Rädern eine momentane Winkel-Drehgeschwindigkeit erteilt, die der relativen Einstellung dieser Räder entsprechend der bestimmten Lage des Fahrzeug-Sohwenkzentrums, d. h. jeweils der Größe der Radien der Kreis-Laufbahnen der Räder, angepaßt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, in der jedem Rad ein Einzelantrieb augeordnet ist, der das Rad um «eine Drehachse antreibt, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß zwei beliebige, benachbarte Fahrzeugräder mit einem Winkelgeschwindigkeitsverhältnis entsprechend dem Verhältnis der Längen der geraden Streckenabschnitte angetrieben werden, die auf der Sehne des Basiskreises, welche die Schwenkachsen oder -zapfen der beiden Räder verbindet, durch die Winkelhalbierende des Winkels getrennt werden, der durch die beiden Richtungen gegeben 1st, welche das Fahrzeug-Schwenkzentrum mit den beiden Achsen oder Zapfen in der erwähnten Eben© verbinden»

Bei einem bevorzugten Ausfiilirungsbeispiel besteht di© Erfindung darin, daß man dem transformierten Punkt des Sohwenkzentrums in einem B@zugskreis», ct®y aus dem Basis«· -kreis durch eine gogeboaa geometrische Transformation ab-

909843/128S

geleitet ist, drei in diesem Punkt zusammenlaufende Gabelführungen zuordnet, von denen zwei den Punkt mit anderen Punkten verbinden, welche die Lage der Sohwenkaoheen der Räder darstellen, und von denen die dritte Gabelführung mit Hilfe eines verformbaren Parallelogramme die Lage der Winkelhalbierenden des durch die beiden ersten Gabelführungen gebildeten Winkels materiell darstellt, wobei diese dritte Gabe!führung auf der Sehne, welche die erwähnten anderen Punkte verbindet, den beweglichen Läufer eines Linearpotentiometers verschiebt, dessen Widerstand sich parallel zu der Sehne erstreckt»

Weitere Merkmale der Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels ergeben, das lediglich zur Erläuterung der Erfindung dient und keine Einschränkung bedeutet. Xn der Zeichnung neigenι

Fig. 1 eine sehr sohematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einer Lenkvorrichtung für das Lenken der Fahreeugräder, die entsprechend der eingangs erwähnten Patentanmeldung ausgeführt istf

Fig. 2 ein Prinzipschema der Antriebsvorrichtung der

Fahrzeugräder gemäß der vorliegenden Erfindung, in Anpassung an ein Fahrzeug nach Fig. 1.

Das in der Fig. 1 ganz schematisch angedeutete Fahrzeug 1 hat im wesentlichen ein Chassis 2, welches die parallelen Schwenkachsen 3 für das Schwenken der Fahrzeugräder h trägt» von denen nur einige dargestellt sind, um die Zeichnung übersichtlich zu halten| die Anzahl dieser Räder und damit die Anzahl ihrer Sohwenkaoheen können ganz beliebig sein. Jedes der Räder h ist mit einem Einzelantriebsmotor

909843/1265

verbunden_t der das Rad um seine Drehachse antreibt) es dürfte jedooh klar sein, daß jede ähnliche Anordnung vorgesehen werden könnte, wenn nur der Drehantrieb der einzelnen Räder jeweils für jedes Rad unabhängig steuerbar ist.

Vorzugsweise weist jede Schwenkachse 3 in dem Chassis zwei übereinander angeordnete Zahnräder 6 und 7 von gleichem Teilkreiadurohmeaser auf, die auf der Achse 3 gelagert sind und wahlweise mit dieser Achse (oder einer Halterung für den Acheschenkel des betreffenden Rades) duroh eine Sohiebe- f Kupplungsmuffe 8 verbunden werden können, die drehfest mit der Achse verbunden ist und an ihren Stirnseiten Vorsprunge aufweist, die sich in entsprechende Nuten oder Ausnehmungen in den Zahnrädern 6 oder 7 einschieben lassen· Außerdem sind diese beiden Zahnräder 6 und 7 miteinander über ein Satellitenzahnrad 9 gekuppelt, das frei drehbar auf einer Aohse gelagert ist, die von einer an dem Chassis 2 festgelegten Halteplatte 10 getragen wird. Jedes obere Zahnrad 7 ist starr mit einer Gabelführung 11 verbunden, deren freies Ende mit einem Steuerzapfen 12 zusammenwirkt, der sämtlichen Gabelführungen gemeinsam ist und unter der Wirkung einer nioht dargestellten Steuereinrichtung in einer in deta Chassis 8 vorgesehenen Nut 13 verschiebbar ist·

Aufgrund der Konstruktion bedingt, sind sämtliche Sohwenkaohsen 3 zueinander parallel und derart angeordnet, daß die Zentren der Zahnräder 6 und 7 auf zwei Kreisen angeordnet sind, von denen der eine aus dem anderen durch eine Translation in der Richtung der Achsen 3 ableitbar ist, deren Amplitude gleioh dem Teilkreisdurchmesser der Satellitenräder 9

Schließlich erstreckt sieh vorzugsweise die Nut 13 für die Führung des 8 teuerzapf ens 12 längs «Ines Durchlies· er β des Kreises, der durch die Zentren der Zahnräder 6 gehtt dieser Kreis stellt einen Bezugspreis dar, der aus de«

909843/1285

Basiakreis, welcher durch die Zentren sämtlicher Räder 4 des Fahrzeuge· geht, abgeleitet ist.

Die soeben beschriebene Anordnung maoht es möglich, je naoh der Kupplung der Sohwenkachsen 3 mit dem einen oder dem anderen der zugeordneten Zahnräder 6 bzw. 7 das Schwenkzentrum des Fahrzeuges in dem Basiskrei· auf «einen transformierten Punkt in den Bezugskreis oder den harmonisch konjugierten Punkt relativ zu diesem Bezugskreis zu legen, weil die Gabelführungen 11 stets in Richtung auf den Steuerzapfen 12 zusammenlaufen.

Xn der Fig. 2 ist mit 14 der oben erwähnte Referenzkreis dargestellt, der durch die Zentren von zwei benachbarten Zahnrädern 6 geht, die je einem von zwei Rädern k des Fahrzeug· zugeordnet sind} es mag nooh erwähnt werden, daß die folgende Erläuterung in gleicher Weise für alle anderen Zahnräder gilt, die mit anderen Fahrzeug-Sohwenkachsen zusammenwirken. Auf dem Bezugskreis "\k bedeuten die Punkte A und B die Snden eines Durchmesser·, läng· deasen aioh der Steuerzapfen 12 verschiebt, dessen Achse mit 0 bezeichnet ist. D und X «teilen auf dem Bezugakreis die Zentren der entapreohenden Zahnräder 6 dar.

Vie bereits gesagt wurde, gestattet es die mechanische, als Beispiel in Fig. 1 dargestellte einrichtung, jeweils dem Schwenkzentrum des Fahrzeuge· in den Baaiskrela entweder den Punkt 0 zuzuordnen, der der transformierte Punkt des Sohwenkzentruma im Bezugakreis 1st, oder den Punkt C¹, der der harmonisch konjugierte Punkt relativ zu diesem Kreis ist, je naohdem, ob das Schwenksentrum für die Lenkeinstellung oder Lenkung dea Fahrzeuges innerhalb oder außerhalb ά·9 Basiskreises liegen soll.

Im erstehen Falle ist vorauszusetzen daß das Sohwesik« Zentrum des Fahrzeuge» den Punkt G als

909843/12©S

Unter diesen Bedingungen ist ·· klar, daß das Verhältnis der Antriebe-Winkelgeschwindigkeiten der beiden im Durchmesser gleichen Räder, die an den Punkten D und £ auf dem Bezugskreis liegen mögen, gleich dem Verhältnis der Längen OD und CE sein muß. Im anderen Falle, in dem das Sohwenkaentrum außerhalb des Basiskreises liegt, hat es dann als homologen Punkt den Punkt C¹, der zum Punkt O relativ zum Bezugskreis ^k harmonisch konjugiert ist. In diesem Falle ist das Verhältnis der Antriebswinkelgeschwindigkeiten der beiden Räder gleich dem Verhältnis der Strecken CD und CSt Wegen der harmonischen Teilung CACB auf der Geraden des Durohmessers des Bezugskreises erkennt man, daß das Verhältnis der Abschnitte CD und CX genau gleich dem Verhältnis von CD und CE ist. In den beiden Fällen hängt dieses Verhältnis also nur von der Lage des Punktes C auf dem Durchmesser AB ab und kann durch das Verhältnis der geraden Abschnitte dargestellt werden, die auf der Sehne DX durch den Schnittpunkt mit der Winkelhalbierenden des Winkels DCK getrennt oder bestimmt werden, der diese Sehne ±u Punkt F trifft.

Gemäß der. Krfindung genUgt es also, mechanisch den Punkt F bzw. die Lage dieses Punktes von der Verschiebung des Punktes C auf dem Durchmesser AB abhängig zu maohen, wozu man beispielsweise eine Gabelführung 15 benutzt, deren Riohtung dauernd die der Winkelhalbierenden des veränderliehen Winkels CDE ist« Hierzu verbindet man die Geraden DC und EC, welche naoh Flg. 1 durch die beiden, zwei einander benachbarten Fahrzeugrädern zugeordneten Gabelführungen 11 dargestellt werden, mit der Gabelführung 15 durch zwei Schwingen 16 und 17, die ein Gelefflkparallalograiain. vervollständigen, wobei die dritte Gabelführung 15 ia diesem Parallelogramm eine Diagonale bildet. Auf" des* "Geraden DX iat verschiebbar der Lauf er TS" ein®® limsOTea metera geführt, dessoia Widerstand 19 parall©! sra des» den. DE. angeoyd»®*- Ist«, Die "auf diss© Weise- -ψοη-■-<ü-a β «ass.

09843/1285

- 7 - 1916060

tentiometer durch den Läufer 18 abgegriffenen Spannungeanteile, die durch die Ansohlußleitung 20 weitergeführt werden, stehen unter den oben erwähnten Bedingungen in dem gewünschten Verhältnis· Diese Spannung kann also von beiden Teilen des Potentiometers abgenommen und mit Hilfe irgendeiner geeigneten (nicht dargestellten) Anordnung, z* B. einen Verstärker, zur Steuerung der Antriebemotoren 5 für den Antrieb der einzelnen Räder k benutzt werden, wobei die Winkelgeschwindigkeiten dieser Motoren dauernd proportional zu den elektrischen Spannungen sind, die von dem Läufer 18 an dem Potentiometer 19 abgegriffen und im Vergleich zu einer beliebigen gegebenen Vergleichsspannung gemessen oder ausgewertet werden. Indem man den Wert der Vergleichsspannung ändert, kann man außerdem die mittlere Geschwindigkeit sämtlicher Fahrzeugräder ändern, wobei jedoch jederzeit das der jeweiligen Einstellung der Räder angepaßte Verhältnis der Räderwinkelgeschwindigkeiten erhalten bleibt, d. h. das Verhältnis, das den jeweils eingestellten Halbmessern der Laufbah jedes der Räder angepaßt ist.

Man erzielt so eine Drehantriebsvorrichtung analog einem mechanischen Differential, die aber gegenüber einem derartigen Gerät einen ganz entscheidenden Vorteil hatι Venn eines der Fahrzeugräder den Kontakt mit der Rollbahn des Fahrzeuges verliert oder wenn die Haftung eines Rades auf dem Boden sich verringert, kann sich die Winkelgeschwindigkeit oder Drehzahl des anderen Rades, das im Verhältnis au der die Drehzahl oder Winkelgeschwindigkeit des ersten Rades bestimmt oder festgelegt 1st, nicht ändern. Außerdem ist darauf aufmerksam zu machen, daß keine besondere Voraussetzung in bezug auf die jeweilige Lage der Radzentren auf den Basiskreis einzuhalten 1st und auch kein· Beschränkung hinsichtlich der Anzahl der Räder besteht.

Selbstverständlich ist die Erfindung nioht auf das beschriebene und in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungs-

909843/128 5

beispiel beschränkt! sie umfaßt auch sämtliche Varianten, Insbesondere dürfte es klar sein, daß es zur Anpassung der Vorrichtung an eine beliebige Anzahl von η Rädern genügt, zwischen diesen η Rädern n-1 Kuppeleinrichtungen der beschriebenen Art vorzusehen_f wobei man entweder die Drehzahl oder Winkelgeschwindigkeit eines Rades als Bezugswert wählt und die der anderen Räder im Verhältnis hierzu einstellt, oder indem man jeweils die Räder paarweise in ihrer Drehzahl "koordiniert" und zwischen diesen Paaren von Rädern nun die Steuereinrichtungen der gleichen Art anwendet.

09843/1285

Claims (2)

Patentansprüche

1. ^Vorrichtung zum Antrieb der Räder eines Fahrzeuges,

auf die Ecken eines Polygons verteilt sind, das in einer Ebene liegt und in einen "Basiskreis" eingeschrieben ist, wobei jedem Rad ein individueller Antrieb für die Drehung des Rades um seine Drehachse zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei beliebige, einander benaohbarte Räder (4) mit einem Verhältnis ihrer Winkelgeschwindigkeiten angetrieben werden, das dem Verhältnis der Längen von geraden Streckenabschnitten (DF, FC) entspricht, die auf der Sehne des Basiskreises, welche die Sohwenkachsen (3) zweier Fahrzeugräder verbindet, duroh die Winkelhalbierende des Winkels abgeschnitten werden, der duroh die beiden Richtungen gegeben 1st, welohe das Sohwenkzentrum des Fahrzeuges (i) mit den beiden üioheen in der erwähnten Ebene verbinden·

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der de« Sohwenkzentrum des Fahrzeuges (i) entsprechende, in einen aus de« Basiskreis duroh eine gegebene geometrisch· Transformation abgeleiteten Bezugskreis (14) transformierte Punkt (c) drei in diesen Punkt zusammengeführten Gabelführungen (11, 11, 15) zugeordnet ist, von denen zwei den Punkt mit denjenigen Punkten (D, S) verbinden, welche die Lage der Sohwenkachsen (3) der Räder (k) darstellen, und von denen die dritte (15) alt Hilfe eines verformbaren Gelenkparallelogramas (11, 11, i6, 1?) die Lage der Winkelhalbierenden des von den beiden «rsten Gabel führungen gebildeten Winkels materiell darstellt und auf der die erwähnten Funkte (D, M) verbindend· Sehne den beweglichen Läufer (18) ein·· linearen Potentiometers (18, 19) verschiebt, dessen Widerstand eich parallel su -Jer Sehne •rstreok*.

ORIGINAL INSPECTED

3« Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rad (h) von einem Elektromotor (5) /angetrieben 1st, dessen Drehzahl oder Winkelgeschwindigkeit durch eine Spannung gesteuert wird, die proportional zu der mit Hilfe des Läufers (18) vom Potentiometer (18, 19) abgegriffenen Spannung ist, die im Verhältnis zu einer Bezugsspannung gemessen wird, die gegebenenfalls zur gemeinsamen Änderung der Grundgeschwindigkeit »ämtlicher Fahrzeugräder veränderbar ist.