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Kopplungsvorrichtung an Fahrzeuggliedern; Verfahren zum Aus-
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gleich des Bodendruckes eines Fahrzeuges sowie Fahrzeug zu dessen
Ausführung; Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeuges bei Ueberwindung von Neigungsänderungen
sowie Fahrzeug zu dessen Ausführung; Verfahren zur Querlagenstabilisierung eines
mindestens zweigliedrigen Fahrzeuges und Kopplungsanordnung zur Ausführung des Verfahrens
sowie Pc-tlrzeug mit mindestens drei gegeneinander schwenkbaren Fahrzeug gliedern
Die vorliegenden einzelnen Erfindun(gen zielen alle gemeinsaln darauf ab, ein Geländefahrzeug
mit Bezug auf die an derartige Fahrzeuge zu stellenden Anforderungen gegenüber bekannten
Geländefahrzeugen wesentlich zu verbessern.
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Eine erste der vorliegenden Erfindungen betrifft eine Kopplungsvorrichtung
an Fahrzeuggliedern.
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Es ist bekannt, Fahrzeugglieder mittels Kugelkopplungen ZU verbinden,
wobei die Kugel üblicherweise senkrecht zur lahrzeugebene am einen Fahrzeugglied
angeordnet ist und eine Kugelpfanne von oben auf die Kugel eingreift. Diese herkömmlichen
Kopplungsvorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass ;owohl an der Kugel- resp.
Haubenfläche stark unterschiedliche Flächenbelastungen entstehen und an der Kugelbefestigung
grosse Wechselbeanspruchungen von Scherung und Zug, resp.-Druck.
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Um diese Nachteile zu beheben, wird vorgeschlagen, eine KülJplungsvorrichtung
derart auszubilden, dass sie eine Kugel mit in Bezug auf die Fahrtrichtung schiefwinklig
geneigtem BoJ-zen zu ihrer Befestigung am einen Fahrzeugglied, anderseits eine Kugelpfanne
am anderen Fahrzeugglied, umfasst.
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Eine weitere Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich des Bodendruckes
eines Fahrzeuges, bei bezüglich seiner Bodenauflagen asymmetrischer Nutzlastwirkung.
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Wird von einem Fahrzeug eine Nutzlast aufgenommen, so entsteht üblicherweise
auf den Auflagen, beispielsweise Rädern oder Raupen, ein unterschiedlicher Bodendruck,
indem durch Lastmomente die einen Auflagen vermehrt, die anderen vermindert belastet
werden, verglichen mit dem Belastungszustand bei leerem Fahrzeug.
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Die vorliegende zweite Erfindung bezweckt diesen Nachteil zu behebenund
auch bei Lastaufnahme einen möglichst gleichmässigen Bodendruck der Fahrzeugauflagen
zu bewirken.
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Dies wird dadurch erreicht, dass man das Fahrzeug durch Aufnahme einer
Hilfslast gleichmässiger belastet.
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Zur Ausführung dieses Verfahrens wird ein Fahrzeug vorgeschlagen,
welches sich dadurch auszeichnet, dass es ein erstes Fahrzeugglied mit mindestens
drei Bodenauf lagen umfasst sowie ein zweites Fahrzeugglied mit mindestens einer
Bodenauflage, und dass am ersten Fahrzeugglied Huborgane für das zweite Fahrzeugglied
angeordnet sind, zur Entlastung der Bodenauflage des zweiten Fahrzeuggliedes.
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Eine weitere Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung eines
Fahrzeuges bei Ueberwindung von Neigungsänderungen des Geländes quer zur Fahrtrichtung.
Sie bezweckt die Ge-Iändegängigkeit herkömmlicher Fahrzeuge zu verbessern und insbesondere
plötzliche Neigungsänderungen an Fahrzeugteilen zu verringern.
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Zu diesem Zweck zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass man
das Fahrzeug quer zur Fahrtrichtung an mindestens zwei Stellen in gegenseitiger
Abhängigkeit biegt.
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Ein Fahrzeug zur Ausführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus,
dass es mindestens drei gelenkig verbundene Glieder umfasst, vorzugsweise mittels
einer Kugelkopplung mit vorzugsweise gegenüber der Fahrtrichtung schiefwinklig geneigtem
Befestigungsbolzen für die Kugel, und dass zwischen einem ersten und einem mittleren
Glied Sensoren zur Erfassung der qegenseitigen Neigung und zwischen dem mittleren
und dem dritten Glied steuerbare Huborgane angeordnet sind, und dass die Sensoren
bei aufgezwungener Neigung des ersten Gliedes gegenüber dem mittleren, die durch
die Huborgane bedingte Neigung des dritten gegenüber dem mittleren Glied ansteuern.
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Eine weitere Erfindung betrifft ein Verfahren zur Querlagenstabilisierung
eines mindestens zweigliedrigen Fahrzeuges.
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Bei herkömmlichen zwei- oder mehrgliedrigen Fahrzeugen ist es üblich,
dass dann, wenn das in Fahrtrichtung vordere Fahrzeugglied einseitig abfällt, beispielsweise
durch Einfahren in eine Mulde, das Fahrzeug selbsttätig gegen diese Mulde hin gesteuert
wird. Eine Verwindung des vorderen Fahrzeuggliedes derart, dass die eine Gliedseite
gegenüber der Fahrebene des hinteren Fahrzeuggliedes abfällt, bewirkt somit eine
Steuerung gegen diese abfallende Seite hin. Insbesondere bei Geländefahrten kann
dieses Verhalten zu äusserst gefährlichen Situationen führen, indem das Fahrzeug
bei entsprechender Querlage durch rasche Gegensteuerung aufgehalten werden muss
und sich bei nicht rasch genuger Reaktion ein Umkippen des Fahrzeuges ergeben kann.
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Um diesen Nachteil zu beheben, zeichnet sich das vorgeschlagene Verfahren
dadurch aus, dass man die Glieder derart koppelt, dass bei einer gedachten X-Achse
in der Fahrzeuglängsachse in Fahrtrichtung, und einer Z-Achse bei auf einer Ebene
stehendem Fahrzeug senkrecht von dieser Ebene wegweisend, eine Verschwenkung der
Glieder gegeneinander in einer Richtung um die X-Achse eine Verschwenkung der Glieder
in
gleicher Richtung um die Z-Achse bewirkt.
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Eine Kopplungsanordnung zur Ausführung dieses Verfahrens zeichnet
sich dadurch aus, dass die Glieder verbindende, je an ihnen kugelqelenkig gelagerte
Stäbe vorgesehen sind.
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Alle diese einzelnen Erfindungen sind diesbezüglich einheitlich, als
dass sie das Fahrverhalten von Geländefahrzeugen gegenüber bekannten Geländefahrzeugen,
jede für sich oder in Kombination, wesentlich verbessern.
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Diesen Sachverhalt berücksichtigend, wird ein Fahrzeug vorgeschlagen,
welches sich dadurch auszeichnet, dass mindestens drei gegeneinander schwenkbare
Fahrzeugglieder vorgesehen sind, und dass zwischen einem ersten und einem mittleren
Glied sowie zwischen einem mittleren und einem dritten Glied Bewegungsorgane angeordnet
sind, welche auf eine oder mehrere der folgenden Arten ansteuerbar sind: - getrennt
durch eine Bedienungsperson, derart, dass das erste gegenüber dem mittleren und/oder
das dritte gegenüber dem mittleren Fahrzeugglied mit Bezug auf die Fahrebene auf-
und abneigbar ist, - dass sich eine aufgezwungene Neigung mit Bezug auf die Fahrebene
zwischen dem ersten und dem mittleren oder zwischen dem dritten und dem mittleren
Fahrzeugglied auf die Neigung zwischen dem dritten und dem mittleren, oder dem ersten
und dem mittleren Glied auswirkt, - dass das erste gegenüber dem mittleren Glied
und/oder das dritte gegenüber dem mittleren Glied um eine jeweilige Achse frei beweglich
ist, die bei auf einer Ebene stehendem Fahrzeug auf dieser senkrecht steht,
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dass das erste gegenüber dem mittleren Glied und/oder das dritte gegenüber dem mittleren
Glied durch Ansteuerung durch die Bedienungsperson zur Ausführung von Steuerausschlägen
je um eine entsprechende Achse verschwenkbar ist, die bei auf einer Ebene stehendem
Fahrzeug auf dieser Ebene senkrecht steht.
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Im allgemeinsten Fall wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Geländefahrzeug
vorgeschlagen, welches sich dadurch auszeichnet, dass es in Längsrichtung mehrgliedrig
ausgebildet ist, und dass es Vorrichtungen gemäss den spezifizierten Erfindungen
aufweist und/oder gemäss den spezifizierten Verfahren ausgebildet ist.
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Die Erfindungen werden anschliessend beispielsweise anhand von Figuren
erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
Kugelkopplung, Fig. 2 eine prinzipielle Fahrzeuganordnung zum Ausgleich des Bodendruckes
bei Aufnahme einer Nutzlast, Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines zweigliedrigen
Fahrzeuges zur Realisierung des Ausgleichsprinzips gemäss Fig. 2, Fig. 4 die Seitenansicht
eines schematisch dargestellten dreigliedrigen Fahrzeuges zur Realisierung-des Ausgleichsprinzips
gemäss Fig. 2, Fig. 5 die Seitenansicht eines schematisch dargestellten dreigliedrigen
Fahrzeuges zur Realisierung des Ausgleichsprinzips von Fig. 2,
Fig.
6a die Seitenansicht eines schematisch dargestellten dreigliedrigen Fahrzeuges auf
horizontaler Fahrebene, Fig. 6b ein Fahrzeug gemäss Fig. 6a bei auf eine Neigung
quer zur Fahrtrichtung aufgelaufenem ersten Fahrzeugglied, Fig. 7 die Seitenansicht
eines Fahrzeuges gemäss Fig. 6a, bei Auf fahrt auf eine Neigung quer zur Fahrtrichtung,
mit gegenseitiger Neigungssteuerung der Fahrzeugglieder, Fig. 8 eine Darstellung
gemäss Fig. 7, bei willkürlich gewählten geometrischen Grössen der drei Fahrzeugglieder,
Fig. 9a eine schematische Anordnung mit zwei Paaren Kolben/Zylinderanordnungen und
einer Steuereinheit für Fahrzeuge gemäss den Fig. 3 bis 8, Fig. 9b Steuerverbindungsblöcke
zum Einschieben in die - 913 Steuereinheit gemäss Fig. 9a, zur Ausführung verschiedener
Steuerfunktionen, Fig. 10 eine schematische, perspektivische Ansicht zweier gekoppelter
Fahrzeugglieder, Fig. lla eine Aufsicht auf die Kopplungsanordnung gemäss Fig. lO,
bei gegenseitig nicht verwundenen Fahrzeugglieder und dessen Veränderung bei eintretender
Verwindung, Fig. llb eine Frontansicht gemäss Pfeil F von Fiy. 10 auf die Kopplungsanordnung
yemäss Grundriss von Fig. lla,
Fig. 12a eine zu Fig. lla analoge
Grundrissdarstelltung einer geänderten Kopplungsanordnung, Fig. 12b eine Frontansicht-Darstellung
analog zu Fig. leib, der im Grundriss in Fig. 12a dargestellten Kopplungsanordnung,
Fig. 13 eine schematische Grundriss- und Frontansicht-Darstellung der Kopplungsanordnung
gemäss Fig. 12a und 12b, mit eingetragenen Rad- und Achsen-Positionen der gekoppelten
Glieder, Fig. 14 eine Seitenansicht zweier gekoppelter Fahrzeugglieder mit getrennten
Hub- und Steuerorganen.
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In Fig. 1 ist eine Kugelkopplung zur Kopplung von Fahrzeuggliedern
dargestellt. Es ist lediglich der Kopplungsbereich dargestellt. Beispielsweise am
Chassis des einen Fahrzeuggliedes 1, ist eine Kugelpfanne 3 vorgesehen, in welcher
eine Kugel 5 gelagert ist. Die Kugel 5 ist mittels eines Befestigungsbolzens 7 am
Chassis eines zweiten Fahrzeuggliedes 9 befestigt, wobei der Befestigungsbolzen
7 gegenüber der Fahrzeugebene E einen Winkel a einschliesst, der kleiner als 90°
und grösser als Null, vorzugsweise ca. 45 °ist. Durch diese Anordnung ergibt sich
bei der Belastung der Kugel 5, beispielsweise entsprechend einer Last P, eine gemischte
Beanspruchung, d.h.
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sowohl eine Scherungs- wie auch eine Druckbeanspruchung des Bolzens
7, ebenfalls bei einer Belastung entsprechend dem Pfeil F. Insbesondere bei Geländefahrzeugen,
bei welchen eine stark wechselnde Beanspruchung der allfällig vorgesehenen Kopplungsbereiche
auftritt, ist die in Fig. 1 gezeigte Anordnung vorteilhaft. Durch Böschungsfahrten
treten relativ häufig Belastungsrichtungen, wie sie durch die Pfeile B angedeutet
sind, auf, zu deren Aufnahme ein grösserer Kugelhaubensektor zur Verfügung steht,
als dies bei einem Winkel cx grösser als 450 der Fall wäre. Die Kugelhaube 3 ist
vorzugsweise
zweiteilig ausgebildet. Eine Kugelkalotte 3a ist fest am Fahrzeugglied 1 angeordnet,
während die Kugelkalotte 3b nach Einfahren der Kugel 5 in die Kalotte 3a aufgelegt
und beispielsweise mittels Schrauben 11 verschraubt wird. Diese Konstruktion ermöglicht
es, äusserst massive und daher kostspielige Kopplungen von Geländefahrzeugteilen
zu umgehen, was auch deren Gewicht günstig beeinflusst.
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In Fig. 2 ist anhand einer Grundsatzdarstellung dargestellt, wie mit
Hilfe einer Hilfslast der Bodendruck eines Fahrzeuges bei Aufnahme einer Nutzlast
ausgeglichen wird. An einem Fahrzeug 13 mit im Minimum drei Auflagebereichen auf
dem Boden, beispielsweise durch Rollen 15a, 15b, 15c dargestellt, ist eine Hubvorrichtung
17 zur Aufnahme einer Nutzlast 19 vorgesehen. Ohne weitere Vorkehrungen bewirkt
das Aufnehmen der Nutzlast 19, dass die Rollen 15a, 15b stärker belastet werden
und gleichzeitig eine Entlastung der Rolle 15c erfolgt. insbesondere wenn alle Bodenauflagen,
beispielsweise die Rollen 15a, 15b, 15c antreibend wirken, ist dies äusserst nachteilig,
da der Antrieb über Rolle 15c mehr oder weniger ausgeschaltet wird. Diese asymmetrische
Belastung, insbesondere antreibender Auflagen, beispielsweise antreibender Räder
undXoder Raupen, ist insbesondere bei geländegängigen Fahrzeugen abseits von festen
Fahrbahnen nachteilig. Um den Antrieb über alle zur Verfügung stehenden Antriebauflagen
wieder sicherzustellen, wird das Fahrzeug 13 mit einer Hilfslast 21 zusätzlich belastet,
so dass die durch die Nutzlast 19 entlastete Auflage, beispielsweise Rolle 15c,
nun wiederum durch die Hilfslast 21 belastet wird. Je nach dem Verhältnis von Hilfslast
21 und Nutzlast 19 kann der Idealzustand, bei welchem alle Auflagen gleichmässig
belastet sind, mehr oder weniger gut wieder erstellt werden.
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Grundsätzlich kann die Hilfslast auf dem Fahrzeug 13 mitgeführt werden
und durch entsprechende Verschiebung auf dem Fahrzeug 13 letzteres zur gleichmässigen
Auflagenbelastung
ausgetrimmt werden. Ein solches Verfahren hat
jedoch den Nachteil, dass das Fahrzeug 13 permanent durch die Hilfslast belastet
ist, was insbesondere bei Fahrzeugen, deren spezifischer Auflagedruck möglichst
tief gehalten werden muss, wie bei Geländefahrzeugen, unerwünscht ist.
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Wie nun aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird dieser Nachteil dadurch umgangen,
dass die Hilfslast eine eigene Auflage, beispielsweise in Form einer Rolle 15d aufweist,
durch welche ihr Gewicht abgestützt wird, ohne bei nichtaufgenommener Nutzlast 19
die Auflagen 15a bis 15c des Fahrzeuges 13 zusätzlich zu belasten. Am Fahrzeug 13
und entsprechend an dem nun die Hilfslast bildenden Fahrzeug 21 ist eine Hubvorrichtung
22 vorgesehen, mit deren Hilfe vorzugsweise während der Nutzlastaufnahme durch die
Hubvorrichtung 17 die Auflage des Hilfslastfahrzeuges 21 entlastet wird. Dann wirkt
die Hilfslast ausgleichend auf die Auflagedrücke der Auflagen 15a bis 15c. Es entsteht
erst bei aufgenommener Nutzlast 19 eine durch die Hilfslast 21 bedingte Vergrösserung
des Auflagedruckes der Auflagen 15a bis 15c, während das Fahrzeug 13 im Leerzustand
durch die Hilfslast nicht zusätzlich belastet ist.
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Dieses Verfahren lässt sich, wie in Fig. 3 dargestellt ist, insbesondere
bei in Fahrzeuglängsrichtung mehrgliedrigen Fahrzeugen ideal anwenden.
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In Fig. 3 ist ein zweigliedriges Fahrzeug mit einem zweiachsigen Fahrzeugglied
23 und einem einachsigen Fahrzeugglied 25 dargestellt. Das Fahrzeugglied 23 entspricht
dem Fahrzeug 13 von Fig. 2 und entsprechend das Fahrzeugglied 25 dem Hilfslastfahrzeug
21 besagter Figur. Zur Aufnahme einer Nutzlast ist das Fahrzeugglied 23 mit einer
Hubvorrichtung 27, entsprechend der Hubvorrichtung 17 von Fig. 2 versehen, welche,
wie in Fig. 3 dargestellt, beispielsweise aus einer
hydraulisch
betätigten Greifschaufel 29 bestehen kann. Das Fahrzeugglied 25, als Hilfslast dienend,
ist bei 31 gelenkig mit dem Fahrzeugglied 23 verbunden, an welchem eine der Hubvorrichtung
22 von Fig. 2 entsprechende Vorrichtung 33, beispielsweise als Seilwinde oder als
hydraulische Hubvorrichtung ausgebildet, vorgesehen ist. Mit ihrer Hilfe wird bei
Aufnahme einer Nutzlast durch die Hubvorrichtung 27 die Auflage, beispielsweise
die Räder 35 des Fahrzeuggliedes 25, entlastet und es werden entsprechend die Auflagen
des Fahrzeuges 23, beispielsweise die Räder 37, gleichmässiger belastet. Die vier
Räder 37 oder generell Auflagen entsprechend den Auflagen 15a bis 15c von Fig. 2
werden dadurch gleichmässiger belastet. Eine solche Fahrzeugausbildung bietet sich
vorteilhafterweise für Geländefahrzeuge an, bei welchen ohnehin eine mehrgliedrige
Ausbildung bevorzugt wird, zur Sicherstellung genügend vieler Bodenauf lagen bei
flexibler Geländeanpassung.
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In Fig. 4 ist das in Fig. 3 dargestellte zweigliedrige Fahrzeug zu
einem dreigliedrigen weiterentwickelt, wobei am jetzt als Mittelglied verwendeten
Fahrzeugglied 23 in Fahrtrichtung vorn und hinten, je ein weiteres zweites Glied
25a und 25b an 31a und 31b gelenkig gelagert sind. Wie dargestellt, können nun beide
Seiten 25a und 25b mit Nutzlast-Hubvorrichtung 27a resp. 27b sowie mit Hilfslast-Hubvorrichtungen
33a und 33b versehen sein, so dass je nach Situation, wahlweise, das eine der seitlichen
Glieder zur Aufnahme einer Nutzlast und das andere als Hilfslast, eingesetzt werden
können. Mit Hilfe des beschriebenen Bodendruckausgleich-Verfahrens können Geländefahrzeuge,
beispielsweise gemäss den Fig. 3 und 4, auch bei aufgenommener Nutzlast möglichst
gleichmässig belastet werden. Dadurch verbessert sich die Geländegängigkeit eines
derartigen belasteten Fahrzeuges erheblich.
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In Fig. 5 ist wieder ein dreigliedriges Fahrzeug dargestellt,
dessen
Glieder 25a, 23 und 25b, je einachsig, mit Rädern 37 versehen sind. Aus dem Vergleich
von Fig. 5 mit Fig. 3 wird sofort ersichtlich, dass bei Aufnahme einer Nutzlast
mit der Hubvorrichtung 27a die Fahrzeugglieder 25a und 23 zusammen als ein Glied
wirken und durch Anhebung der Hilfslast, in diesem Fall Fahrzeugglied 25b, eine
regelmässige Bodendruckverteilung auf die Auflagen der Glieder 25a und 23 erreicht
wird. Das Entsprechende geschieht selbstverständlich bei Nutzlastaufnahme am Fahrzeugglied
25b. Diese Fahrzeugkonzeption bringt bezüglich der Belastungs-Ausgleichskonzeption
gegenüber denjenigen der Fig. 3 und 4 nichts Neues, zeigt jedoch, dass dieses Verfahren
auch bei einachsigen Fahrzeuggliedern verwendbar ist, wobei solche Fahrzeugglieder
bei Geländefahrzeugen praktisch eine optimale Geländegängigkeit garantieren,die
wesentlich besser ist als bei Fahrzeugen mit zwei- oder mehrachsigen Fahrzeuggliedern.
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Die Fig. 6a und 6b zeigen ein mehrgliedriges, insbesondere dreigliedriges
Fahrzeug und dessen Neigungsverhältnisse bei Auffahrt auf eine Böschung. Das Fahrzeug,
beispielsweise ein Geländefahrzeug, umfasst ein beispielsweise vorderes Fahrzeugglied
40, ein mittleres 41 und ein beispielsweise hinteres Glied 43. Die Fahrzeugglieder
sind an 45 und 47 gelenkig miteinander verbunden und, je einachsig, mit Rädern 49,versehen,
Auf dem Mittelglied 41 des Fahrzeuges ist ein Führerstand 45 für den Fahrer aufgebaut.
Fährt das Fahrzeug beispielsweise in der Fahrtrichtung A gemäss Fig. 6b auf eine
Böschung auf, so wird vorerst das in Fahrtrichtung vordere Fahrzeugglied 40 gegenüber
dem mittleren 41 entsprechend dem Böschungswinkel geneigt, wobei das Mittelglied
41 mit Bezug auf das hintere Fahrzeugglied 43 seine Position unverändert beibehält.
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Erst wenn das Mittelglied 41 seinerseits auf die Böschung auffährt,
wird es entsprechend dem Böschungswinkel gegenüber dem hinteren Fahrzeugglied 43
geneigt. Dadurch entstehen an den Gelenkverbindungen 45 und 47 relativ grosse Neigungsänderungen
der
entsprechend gekoppelten Fahrzeugglieder, bezogen auf relativ kurze Fahrstrecken,
was unter Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit einer in der Zeit rasch erfolgenden,
grossen relativen Neigungsänderung der Fahrzeugglieder entspricht. Ist nun beispielsweise
am einen Fahrzeugglied, beispielsweise am Mittelglied 41, ein Führerstand 45 vorgesehen,
so ist der Fahrer diesen abrupten Neigungsänderungen ausgesetzt. Auch mechanische
und/oder elektrische Verbindungen (nicht dargestellt) zwischen Mittelglied 41 und
vorderem Glied 40 einerseits und Mittelglied 41 und hinterem Glied 43 anderseits,
werden durch die abrupten Neigungsänderungen stark beansprucht.
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Gemäss Fig. 7 werden nun die Fahrzeugglieder 40, 41 und 43 an den
Gelenkstellen 45 und 47 in gegenseitiger Abhängigkeit gebogen. Erfolgt eine Neigung
zwischen Glied 40 und Glied 41, so erfolgt zwangsläufig eine davon gesteuerte Neigung
zwischen Glied 41 und Glied 43. Die Fahrzeugglieder sind je um Querachsen 49, 51
und 53, entsprechend ihren Radachsen, kippbar und um querliegende Biegeachsen durch
die Gelenkstellen 45 und 47 relativ zueinander neigbar.
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In Fig. 7 ist das Fahrzeug so ausgebildet, dass die in Fahrtrichtung
gemessenen Abstände von jeder der Querachsen 49, 51 und 53 zu den jeweils benachbarten
Gelenkstellen 45 und 47 gleich lang sind. Zwischen sich je benachbarten Fahrzeuggliedern,
d.h. 41/40 und 41/43 sind Biegeorgane 55 resp. 57 vorgesehen, mit deren Hilfe, wie
noch zu erläutern sein wird, die entsprechende gegenseitige Gliedneigung entweder
erfasst oder aber bewirkt wird. Bei der Auf fahrt, beispielsweise in Fahrtrichtung
A des vorderen Gliedes 40 auf die Böschung, wird letzteres gegenüber dem Mittelglied
41 zwangsläufig aufgeneigt. In diesem Fall wirken die Biegeorgane 55, beispielsweise
Kolben/Zylinder-Anordnungen, vorzugsweise hydraulische, als Neigungssensoren, welche
die geländebedingte,
relative Neigung besagter Fahrzeugglieder
erfassen.
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Diese Neigungsänderungen manifestieren sich bei Vorsehen von Kolben/Zylinder-Anordnungen
als Biegeorgane 55, in einer Hubveränderung oder bei Vorsehen anders ausgebildeter
Biegeorgane in einem sonstwie gearteten neigungsentsprechenden Signal, welches dazu
verwendet wird, die Biegeorgane 57 zwiscnen Glied 41 und 43 so anzusteuern, dass
sich zwischen Glied 40 und 41 sowie zwischen Glied 41 und 43 wenigstens nahezu gleiche
Neigungswinkel einstellen. Bei dieser Einstellung legt sich die Fahrzeugebene des
Mittelgliedes 41 tangential an einen Kreis K (strichpunktiert dargestellt), welcher
durch die Momentanpositionen der Querachsen 49, 51 und 53 bestimmt ist.
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Grundsätzlich besteht das Stabilisierungsverfahren somit darin, dass
man das Fahrzeug in Fahrtrichtung an mindestens zwei Stellen in gegenseitiger Abhängigkeit
biegt. Sind nicht nur drei Fahrzeugglieder vorgesehen, so kann das Fahrzeug zwischen
mehr als drei Gliedern gebogen werden. Dann kann es jedoch eintreffen, dass in der
Neigungsauffahrt unter Umständen gewisse der Auflagen, beispielsweise Räder, kurzzeitig
vom Boden abgehoben werden. Mithin ist das beschriebene Verfahren nicht auf dreigliedrige
Fahrzeuge beschränkt, sondern kann auf mehrgliedrige erweitert werden. Wesentlich
ist, dass das Fahrzeug in Längsrichtung an mindestens zwei Stellen in gegenseitiger
Abhängigkeit gebogen wird, d.h., dass die eine Biegung Funktion der andern ist.
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In Verallgemeinerung des in Fig. 7 dargestellten Verfahrens und Fahrzeuges
mit den obenerwähnten gleichen geometrischen Abmessungen der Fahrzeugglieder, ist
in Fig. 8 dasselbe Verfahren für ein dreigliedriges Fahrzeug dargestellt, dessen
Abstände zwischen den Querachsen 49a, 51a, 53a mit Bezug auf die dazwischen querliegenden
Biegeachsen an den Gelenkpartien 45a und 47a ungleich ausgebildet sind. Auch hier
führt
das anhand von Fig. 7 in eingeschränkter Form dargestellte Verfahren zu einer Stabilisierung
des Fahrzeuges bei Böschungsfahrt, indem die Ebene des mittleren Fahrzeuggliedes
41a durch entsprechende Ansteuerung des Neigungswinkels zwischen Glied 40a und Glied
41a resp. Glied 41a und Glied 43a tangential an einen Kreis gelegt bleibt, welcher
durch die Momentanposition der drei Querachsen 49a, 51a und 53a gegeben ist. Das
Erfassen der geländebedingten Biegung zwischen dem in Fahrtrichtung vorderen Fahrzeugglied
und dem mittleren kann wiederum durch Neigungssensoren, beispielsweise Kolben/Zylinder-Anordnungen
erfolgen, welche, entsprechend den geometrischen Fahrzeugdimensionen die Biegeorgane
zwischen dem mittleren und dem in Fahrtrichtung hinteren Fahrzeugglied ansteuern,
derart, dass das mittlere Fahrzeugglied die gewünschte Momentanposition einnimmt.
Die einfachste Abhängigkeit ergibt sich bei einem Fahrzeug mit gleichen massgebenden
Fahrzeugglied-Dimensionierungen, wie sie in Fig. 7 dargestellt werden.
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Bei der Verwendung hydraulischer Kolben/Zylinder-Anordnungen sowohl
als Sensoren wie auch als Biegeorgane, ist es offensichtlich, dass bei Fahrtrichtungsumkehr
auch ohne weiteres eine Funktionsumkehr der vorgesehenen Anordnungen erfolgt.
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Vorzugsweise werden die Biegeorgane so gekoppelt, dass sich eine extern
aufgezwungene Biegung zwischen den einen Fahrzeuggliedern entsprechend auf die Neigung
zwischen den beiden anderen Fahrzeuggliedern auswirkt.
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Durch das beschriebene Verfahren und die darnach konzipierten Fahrzeuge
gemäss den Fig. 7 und 8 wird erreicht, dass sich anzufahrende Böschungswinkel in
wesentlich kontinuierlicheren, dafür länger dauernden Neigungsänderungen zwischen
den Fahrzeuggliedern auswirken.
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Betrachtet man nun rückblickend die Ausführungen zu Fig. 1, Fig. 5,
Fig. 7 und allenfalls Fig. 8, so ist sofort ersichtlich, dass sich die Kugelkopplung
gemäss Fig. 1 idealerweise für die Gliedkopplungen an einem Fahrzeug gemäss Fig.
5 oder 7 oder 8 anbietet, oder dass weiter die in Fig. 5 beschriebenen Huborgane
für die Hilfslast gleichzeitig Sensoren/ Biegeorgane gemäss Fig. 7 und 8 sein können.
Rückblickend auf Fig. 5 ist es nämlich gleichgültig, ob bei der Hilfslastaufnahme
lediglich das Glied 25a gegenüber dem Glied 23 leicht angehoben wird, bei starrer
Verbindung zwischen Glied 23 und Glied 25b, oder ob, wie dies gestrichelt angedeutet
ist, beide, das vordere und das hintere Glied 25a und 25b gemäss dem in Fig. 7 geforderten
Gleichlauf ab- resp. angehoben werden. Durch die Verkürzung des Abstandes zwischen
den Rädern 37 des Mittelgliedes 23 und den Rädern 37 des nutzlastseitigen Gliedes
25b ergibt sich dabei eine leicht grössere Ungleichheit des Bodendruckes, welche
jedoch durch eine grössere Entlastung der Räder 37 des hilfslastseitigen Gliedes
25a kompensierbar ist. Aus den bisherigen Erläuterungen ergeben sich insbesondere
für ein Geländefahrzeug folgende Kombinationsmöglichkeiten: - Ausbildung als mehrgliedriges
Fahrzeug mit Kugelkopplungen gemäss Fig. 1, - mehrgliedrige Ausbildung zur Verwirklichung
des Bodendruck-Ausgleichsverfahrens gemäss Fig. 5, mit Nutzlast-und Hilfslast-Huborganen,
- Ausbildung der Gelenkverbindungen zwischen den Fahrzeuggliedern gemäss Fig. 5,
mit Kugelkopplungen gemäss Fig. 1, - Ausbildung als mehrgliedriges Fahrzeug mit
Biegeorganen gemäss Fig. 7 und Fig. 8, - Kopplung der Fahrzeugglieder mit den Biegeorganen
gemäss Fig. 7 und Fig. 8, durch Kugelkopplungen gemäss Fig. 1,
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Vorsehen von Hilfslast- und Nutzlast-Huborganen gemäss Fig. 5 an einem mit Biegeorganen
gemäss Fig. 7 oder 8 versehenen Fahrzeug, möglicherweise unter Verwendung der Kugelkopplung
gemäss Fig. 1 als Fahrzeuggliedkopplungen, - Ausbildung der Hilfslast-Huborgane
gemäss Fig. 5 und der Sensoren/Biegeorgane gemäss Fig. 7 als gleiche Organe, beispielsweise
unter der Verwendung von hydraulischen Kolben/Zylinder-Anordnungen, wie sie in Fig.
7 dargestellt sind und dort offensichtlich als Sensoren/Biegewie auch als Huborgane
wirken können.
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Werden die Sensoren/Biegeorgane gleichzeitig als Hilfslast-Huborgane
verwendet, so müssen sie in folgende Betriebszustände geschaltet werden können:
- als steuerndes und angesteuertes Organ, entsprechend Neigungssensoren und durch
letztere angesteuerte Biegeorgane, derart, dass die Biegung zwischen den einen Fahrzeuggliedern
die Biegung zwischen den anderen ansteuert oder - dass sie wahlweise getrennt betätigt
werden können, zur Hilfslastaufnahme oder, unter Wahrung der für die -Böschungsfahrt
optimierten Wechselwirkung, dass sie ZU-sätzlich geländeunabhängig betätigt werden
können.
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In den Fig. 9a bis 9p sind Kolben/Zylinder-Anordnungen mit entsprechenden,
wahlweise einzuschaltenden Steuerverbindungsblöcken dargestellt. Vier doppelseitig
wirkende Kolben/Zylinder 60, 62, 64 und 66 sind paarweise je an inneren Enden H
am mittleren Fahrzeugglied 41 gemäss Fig. 7 resp.
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23 gemäss Fig. 5 angeordnet. Die vorderen Enden V der Anordnungen
60 und 62 seien ihrerseits am Fahrzeugglied 40 gemäss Fig. 7 resp. 25a gemäss Fig.
5 und diejenigen der Zylinder 64 und 66 an den Fahrzeuggliedern 43 resp. 25b der
entsprechenden Figuren befestigt. Es sind mit Bezug
auf die vorgesehenen
Kolben 60a, 62a, 64a und 66a die vorderen Kammern V1, V2, V3 und V4 der Zylinder
60b, 62b, 64b und 6&b auf entsprechende Anschlüsse einer Steuereinheit 65 geführt.
Die dem mittleren Fahrzeugglied zugekehrten hinteren Kammern H1, H2, Hs und H4 sind
ebanfalls auf entsprechend bezeichnete Anschlüsse an der Steuereinheit 65 geführt.
Die in den Fig. 9b bis 9p dargestellten Steuerverbindungsblöcke sind so aufgebaut,
dass sier in die Steuereinheit 65 in gestrichelt dargestellte Position eingeschoben,
die noch zu beschreibenden Steuerfunktionen für die Kolben/Zylinder-Anordnungen
60 bis 66 bewirken Es versteht sich von selbst, dass, je nach Verwendungszweck eines
mit den Kolben/Zylinder-Anordnungen 60 bis 66 als E-Iilfslast-Huborgane und Sensoren/Biegeorgane
gemäss der Beschreibung von Fig. 5 und Fig. 7 resp. 8 versehenen Fahrzeuges, wahlweise
Steuerverbindungsblöcke gemäss Fig. 9b bis 9p oder sich offensichtlich daraus ergebende,
weitere Blöcke derart kombiniert werden können, dass je nach Betriebswahl sequentiell
die eine oder andere Steuerung der Kolben/yIinder-Anordnungenbewirkt wird. Schematisch
ergibt sich diese Steuerung durch Aneinanderreihen einzelner der Steuerverbindungsblöcke
und wahlweisem Einschieben in die Steuereinheit 65.
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Nun zu der Beschreibung der einzelnen Steuerverbindungsblökke und
deren Auswirkung auf die Kolben/Zylinderfunktion: In Fig. 9b ist ein Steuerblock
dargestellt, welcher bewirkt, dass eine gegenläufige Bewegunq innerhalb der Kolben/
Zylinderpaare 60 und 62 resp. 64 und 66 frei möglich ist, ohne dass durch eine solch
gegenläufige Bewegung am einen Paar, der Hub am anderen Paar irgendwie beeinflusst
würde, und dass gleiche Hubbewegungen an beiden Kolben/Zylinder-Anordnungen eines
Paares gleiche Hubbewegungen am anderen Paar bewirken.
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Dies ergibt die Möglichkeit, die Fairzeugglieder, beispielsweise gemäss
Fig. 5 oder Fig. 7, durch noch zu beschreibende, separat angeordnete Lenkvorrichtungen,
wie separat angeordnete Lenk-Kolben/Zylinder-Anordnunyen, zu lenken. Anderseits
wird durch die Synchronisation aller vier Kolben/Zylinderhübe, bei gleichem Hub
am einen Rolben/Zylinderpaar, die Fahrzeugstabilisierung gemäss den Erläuterungen
zu Fig. 7 sichergestellt, indem je nach Fahrtrichtung das jeweils vordere Kolben/Zylinderpaar
als Sensor, das in Fahrtrichtung hintengelegene Kolben/Zylinderpaar als Biegeorgan,
wirkt.
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Da in diesem Fall kein zusätzliches Druckmedium über Leitung P auf
irgendeine der Kolben/Zylinder-Anordnungen geführt werden muss und ebenfalls über
Rückführleitung R kein Druckmedium abgeführt zu werden braucht, enden, bei Einschieben
des Steuerverbindungsblockes 9b in die Steuereinheit 65, die Druckmediumszuführ-
und -Abführleitungen P und R in einem Unterbruch. Der Anschluss V3 ist auf den Anschluss
V4 sowie den Anschluss H1 und H2 geführt. Der Anschluss V1 anderseits ist auf den
Anschluss V2 sowie die Anschlüsse H3 und Hd geführt.
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Die Funktionsweise wird unmittelbar ersichtlich: Bei gegenläufiger
Hubbewegung am Paar 60/62 bleibt die Volumensumme V1 + V2, H1 + ll2, analog für
das Paar 64/66, konstant. Dadurch wird eine gegenläufige Flubbewegung innerhalb
der Kolben-Zylinderpaare ermöglicht. Bei gleicher Hubbewegung am einen Zylinderpaar,
beispielsweise am Paar 60/62 durch Ausziehen der Kolben 60a und 62a, reduzieren
sich beide Volumina und S2 und bewirken eine -entsprechende -Zunahme der VoluminaH3
und -H4, wodurch eine gleiche Abnahme der Volumina V3 und V4 erfolgt, was der Bewegungs-Synchronisation
aller vier Kolben/Zyiinder 60 bis 66 entspricht.
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Der Steuerverbindungsblock gemäss 9c bewirkt eine, z.B. durch eine
Bedienungsperson gesteuerte, synchrone Hubbewegung aller vier Kolben/Zylinder-Anordnungen,
ebenso wie der Steuerverbindungsblock gemäss Fig. 9d, was der Verwendung der Kolben/
Zylinder als Hilfsiast-Hubvorrichtungen gemäss Fig. 5 entspricht. Die Druckmediumszufuhr
P ist auf die Anschlüsse VI und V2 geführt, die Druckmediums-Rückführleitung auf
die Anschlüsse H3 und H4. Die vorderen Zylinderkammern V3, V4 sind mit den hinteren
EI1 und H2 verbunden. Eeaufschlagung der beiden vorderen Zylinderkammern V1 und
V2 bewirkt eine gleiche Zunahme ihrer Volumina, was in einer entsprechenden Abnahme
der Volumina in H1 und H2 resultiert und mithin in einer Zunahme der Volumina in
den vorderen Zylinderkammern V3 und V4 der Kolben/Zylinder-Anordnungen 64 und 66.
Die der eingepressten Druckmediumsmenge entsprechende Nediumsmenge fliesst aus den
hinteren Zylinderkammern H3 und H4 der Kolben/Zylinder-Anordnungen 64 und 66 in
die Druckmediums-Rückführleitung R.
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Mit Hilfe dieses Steuerverbindungsblockes werden das vordere und hintere
Fahrzeugglied 40, 43 gemäss Fig. 7 resp. 25a und 25b gemäss Fig. 5 abgesenkt. Analog
werden mit dem Steuerverbindungsblock gemäss Fig. 9d das vordere und hintere Fahrzeugglied
angehoben.
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An dieser Stelle muss betont werden, dass das Anheben eines der vorderen
und hinteren Glieder um eine feste Schwenkachse mit Bezug auf das Mittelglied, also
scharnierartig,geschehen kann, oder aber um eine verwindbare Schwenkachse, dann
wenn die Glieder, z B. gemäss den im folgenden erläuterten Fig. 10 - 13, grundsätzlich
.mittels -einer Kugelkopplung gekoppelt sind Diese -beiaen Steuerblöcke ermoglichen
es, r willentlich bei Nut-zlastauEnahme am einen Fahrzeugglied die Bodenauflage
des anderen als ilislast-zu entlasten, wobei beide äusseren
Fahrzeugglieder
gegenüber dem mittleren, in gegenseitiger Abhängigkeit, geneigt werden, wie dies
in Fig. 5 gestrichelt dargestellt ist. Die Verbindung je gleicher Zylinderkammern
an beiden KolbentZylinderpaaren stellt wiederum sicher, dass ein gegengleicher Hub
innerhalb der Paare für Lenkzwecke ohne weiteres zugelassen wird, ohne das Geyenpaar
hydraulisch zu beeinflussen. Dieses Merkmal ist auch im Steuerverbindungsblock gemäss
Fig. 9e aufzufinden. Dieser Block ermoglicht jedoch das separate Anheben resp. Abs-enken
eines der äusseren Fahrzeugglieder. Der dargestellte Block ergibt mit den ausgezogenen
Verbindungen ein Anheben des vorne an den Zylindern 60b und 62b gelenkig gelagerten
Fahrzeuggliedes, die gestrichelt eingezeichneten Verbindungen dessen Absenken.
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Eine Analogiebetrachtung zeigt ohne weiteres die Auslegung eines Steuerverbindungsblockes
für die entsprechende Ansteuerung des Kolben/Zylinderpaares 64/66 auf. Gemäss Fig.
9e ist die Druckmediums-Zuführleitung P auf die hinteren Kammern 111 und H2 des
Kolben/Zylinderpaares 60/62 geführt, deren vordere Kammern V1 und V2 auf die DruckmedIums-Rückführleitung
R geführt sind. Die übrigen Anschlüsse sind unterbrochen. Durch Beaufschlagung der
Kammern 111 und H2 werden deren Volumina vergrössert, die Zylinder 60b und 62b fahren
zurück und heben das daran angelenkte Fahrzeugglied an. Bei Ausführung des Steuerblockes
mit den gestrichelten Verbindungen erfolgt eine Druckbeaufschlagung der entsprechenden
vorderen Rammern V1 und V2, was eine Absenkbewegung des Fahrzeuggliedes zur Folge
hat.
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Alle vier bis anhin beschriebenen Steuerverbindungsblöcke lassen die
Kolben/Zylinder-Anordnungen der einzelnen Paare für gegenläufige Hubbewegungen frei,
wie dies für Steuerausschläge durch separat angeordnete Steuerorgane notwendiy ist.
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Die Steuerverbindungsblöcke gemäss den Fig. 9f - 91 ermöglichen grundsätzlich
eine passive entgeyengerichtete Hubveränderung innerhalb der Kolben/Zylinderpaare
nicht, sondern lediglich eine gesteuerte, d h. diese Steuerblöcke sind so ausgelegt,
dass mit ihrer Hilfe ohne zusätzliche Lenkorgane die Fahrzeuggliedierlenkung vorgenommen
werden kann Dabei wird das jeweils in Fahrtrichtung vorne gelegene Fahrzeugglied
aktiv gelenkt, während das in Fahrtrichtung gesehen hintere Fahrzeugglied zum Nachlauf
der Kurvenfahrt freigegeben ist Mit dem Steuerverbindungsblock gemäss Fig. 9f wird
ein einmal eingestellter Lenkeinschlag gehalten und das über das Kolben/ Zylinderpaar
60/62 am mittleren Fahrzeugglied angelenkte, z.B.
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vordere, Fahrzeugglied abgesenkt Zu diesem Zweck ist die Druckmediums-Zuführleitung
P auf die Zylinderkammer V1 geführt.
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Dadurch vergrössert sich V1. Das entsprechende Volumen wird aus der
Kammer H1 in die Kammer V2 gepresst: V2 vergrössert sich wie V1 Das dadurch von
Kammer H2 ausgepresste Druckmedium wird den miteinander verbundenen Kammern V3 und
V4 zugeführt, woraus ersichtlich ist, dass auch am zweiten Kolben/ Zylinderpaar
64/66 eine Absenkbewegung erfolgt. Das aus den Kammern H3 und H4, welche miteinander
verbunden sind, ausgepresste Druckmedium fliesst über die Rückflussleitung R ab.
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Durch die Verbindung der Kammern V3 und V4 einerseits und H3 und H4
anderseits wird sichergestellt, dass das in Fahrtrichtung hintere Fahrzeugglied
für Lenkausschläge zum Nachfolgen einer eingeschlagenen Kurvenfahrt frei ist.
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Der Steuerverbindungsblock gemäss Fig. 9g ermöglicht das EIalten eines
einmal eingestellten Lenkeinschlages, wobei das in Fahrtrichtung hintere Fahrzeugglied,
z.B. dasjenige das über das KoLben/Zylinderpaar 64/66 am mittleren angeordnet ist,
für das Nachfolgen in der Kurvenfahrt frei ist Zu diesem Zweck sind die Druckmediums-Zuführ--ufld
-Rückführleitungen
P resp. R unterbroc-henf ebenso wie die Leitungen,
welche auf die Kammern V1, V2, H1 und 112 führen. Die Kammern V3 und V4 einerseits
und H3 und H4 anderseits sind für das trmöglichen des Nachlaufs miteinander verbunden.
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Der Steuerverbindungsblock gemäss Fig. 9h ermöglicht, dass eine auf
das in Fahrtrichtung vordere Fahrzeugglied extern aufgezwungene Neigung mit Bezug
auf das mittelglied auf das in Fahrtrichtung hintere Fahrzeugglied übertragen wird,
bei Einhaltung eines einmal eingestellten Lenkeinschlages und wobei das hintere
Fahrzeugglied wiederum zum Kurvennachlauf frei ist. Zu diesem Zweck ist sowohl die
Mediums-Zuführleitung P wie auch die Mediums-Rückführleitung R unterbrochen. Beispielsweise
eine Volumenzunahme in V1 bewirkt eine entsprechende Abnahme in Kammer H1, Das dort
ausgepresste Druckmedium fliesst in die verbundenen Kammern V3 und V4, womit die
Zylinder 64b und 66b des in Fahrtrichtung hinteren Fahrzeuggliedes ausfahren, das
hintere Fahrzeugglied ebenfalls abgesenkt wird, entsprechend der von aussen auf
das vordere Fahrzeugglied aufgezwungenen Neigung mit Bezug auf das mittlere. Das
auf der Kammer V1 ausgepresste Druckmedium wird auf Kammer H2 geführt: Die Kammer
V2 verändert sich volumenmässig, wie die Kammer V1.
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Das in diesem Fall aus der Kammer V2 ausgepresste Druckmedium wird
von den miteinander verbundenen Kammern H3 und H zugeführt. Bei Verkleinerung der
Kammer V1 entsprechend einem Anheben des in Fahrtrichtung vorderen Fahrzeuggliedes
wird diese Anhebbewegung auf das hintere in analoger Weise übertragen.
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Der Steuerverbindungsblock gemäss Fig. 91 ermöglicht den Lenkeinschlag
des in Fahrtrichtung vorderen Fahrzeuggliedes gegen über dem mittleren, gemäss Fig.
9a zur Linksfahrt, zu verstellen, wobei eine eingestellte eigunCj zwischen vorderem
und hinterem Fahrzeugglied mit Bezug auf das Mitteiglied gehalten wird. Auch hier
ist das hintere Fahrzeugglied für den Kurvennachlauf frei. Zu diesem Zweck ist die
Nediums-Zuführleitunq P
auf die Kammer H1 geführt1 was ein Einfahren
des Zylinders 6ob gemäss Linkslenkung bewirkt. Das aus der Kammer V1 entsprechend
ausgepresste Medium wird der Kammer V2 zugeführt, wodurch der Zylinder 62b ausgefahren
wird Das aus Kammer H2 ausgepresste Druckmedium wird über die Rückführleitung R
weggeführt. Die Kammern, und V4 resp. H3 und H4 des in Fahrtrichtung hinteren Fahrzeuggliedes
sind miteinander verbunden, was den Kurvennachlauf dieses Fahrzeuggliedes ermöglichst.
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Der Steuerverbindungsblock 9k ermöglicht mit dem in Fahrtrichtung
vorderen Fahrzeugglied einen Lenkeinschlag, beispielsweise gemäss Fig. 9a nach links
einzuschlagen , wobei eine Neigung entsprechend gleichen Hüben am einen Kolben/Zylinderpaar
die Neigung mit entsprechenden Hüben am anderen Kolben/Zylinderpaar ansteuert. Zu
diesem Zweck ist die Mediums-Zuführleitung P auf die Kammer H1 geführt. Die Kammer
V1 ist mit Kammer V2 sowie mit Kammer H3 und H4 verbunden, während die Kammern V3
und V4 sowie H2 gemeinsam auf die Rückführleitung R geschaltet sind. Der Lenkeinschlag
wird durch Vergrösserung der Kammer H1 und entsprechend der Kammer V2 bewirkt. Die
Neigungsänderung entsprechend einer gleichgerichteten Volumenänderung in den Kammern
V1 und V2 überträgt sich auf die Kammern H3 und H4 und damit auf die Kammern V3
und V4.
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Der Steuerverbindungsblock gemäss Fig. 91 entspricht der Starrstellung
der Fahrzeugglieder gegeneinander.
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Der Steuerverbindungsblock gemäss Fig 9m stellt ähnlich wie die Biocke
9h und 9k sicher, dass alle vier Kolb-en/Zyflnder-Anordnungen gleiche Hubbewegungen
ausführen gemäss dem grossten Hub, der von extern, beispielsweise durch das Gelände
auf eine der vier Anordnungen bewirkt wird. Zu diesem Zweck ist die Vorderkammer
V3 mit der Hinterkammer Ef-lt die Vorderkanutter V1 mit der Hinterkammer H2, die
Vorderkammer V2 mit der Hinterkammer 114 und die Vorderkammer V4 mit der Hinterkammer
H3, verbunde-n. Durch Einschaltung dieses Steuerverbindungsblockes in die Steuereinheit
65 wird bewirkt, dass das Fahrzeug ohne Steuerausschlag oder unter Beibehaltung
eines bereits eingestellten fährt und gemäss den Erläuterungen von Fig. 7 stabilisiert
ist. Dabei folgt das in Fahrtrichtung hintere Fahrzeugglied nicht frei der eingestellten
Kurvenfahrt. Deshalb eignet sich dieses, wie auch die Blöcke gemäss Fig. 9n bis
9p, insbesondere für Raupenfahrzeuge mit mehrgliedrigem Fahrgestell, welche mittels
Kugel- oder anderen Kopplungen verbunden sind, und an welchem die Raupen auf Rollen
laufen, die an den beweglichen Fahrzeuggliedern angeordnet sind.
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Die Tatsache, dass mindestens die in Fahrtrichtung vorderen Kolbenpaare,
wie übrigens- auch bei den Blicken gemäss Fig. 9h, 9f, Fig. 9g und 9e gegen gegenläufige
Etubbewegungen starr sind, ermöglicht die gezielte Ausnützung von Eigen-Steuerausschlägen
in erhohtem Masse, wie dies noch zu beschreiben sein wird.
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Mit Hilfe des Steuerverbindungsblockes gemäss Fig. 9n wird das am
Kolben/Zylinderpaar 60, 62 gelenkig angeordnete Fahrzeugglied abgesenkt. Hier ist
die Druckmediums-Zuführleitung P mit der Vorderkammer V1, die Hinterkammer H1 mit
der Vorderkammer V2, die Hinterkammer 2 mit der Vorderkammer V4 und die Hinterkammer
H4 mit der Vorderkammer V3 verbunden1 wobei die Hinterkammer H3 mit der Druckmedium-s-Ru-ckführleitung
R verbunden ist. Durch Druckbeaufschlagung der Kammer V1
wird deren
Volumen vergrössert, das Volumen in Kammer H1 entsprechend verkleinert, was wiederum
eine gleiche Zunahme des Volumens in V2 bewirkt. Beide Zylinder 60b und 62b fahren
gegen das mittlere Fahrzeugglied, das vordere wird angehoben.
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Da die Verringerung des Volumens in Kammer H2 eine Zunahme des Volumens
in Kammer V4 und die Abnahme in Kammer H4 eine Zunahme in Kammer V3 bewirkt, ergibt
dies eine Synchronisation aller vier Kolbenhübe, welche das Fahrzeug in konkave
Form biegen und zwar durch externe Druckbeaufschlagung gesteuert. Diese Steuerfunktion,
wie diejenige von Fig. 9f, ermöglicht die Verwendung der Kolben/Zylinder-Anordnung
als Hilfslast-Huborgane gemäss den Erläuterungen von Fig. 5.
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Der Steuerverbindungsblock gemäss Fig. 9o bewirkt eine Konvexbiegung
des Fahrzeuges, d.h. eine Rückführung aus der Hilfslast-Aufnahmeposition in entlastete
Position zurück.
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Die Verbindungen sind aus der Fig. ersichtlich und die Steuerfunktion
geht aus Analogieschlüssen zu den bisherigen Erläuterungen klar hervor.
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Der Steuerverbindungsblock gemäss Fig. 9p bewirkt nun bei Fahrtrichtung
in Richtung des Kolbenpaares 60/62 eine Rechtsauslenkung des Fahrzeuges. Zu diesem
Zweck ist die Druckmediums-Zuführleitung P auf die Vorderkammer V1, die Vorderkammer
V2 auf die Rückführleitung R geschlossen. Beide ilinterkammern H1 und H2- sind miteinander
verbunden, die übrigen Anschlüsse unterbrochen. Eine Vergrösserung des Volumens
der Kammer V1 bewirkt eine Verkleinerung des Volumens in Kammer H1, was wiederum
eine Vergrösserung des Volumens in Kammer und eine Verkleinerung des Volumens in
Kammer V2 bewirkt.
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Wie erwähnt bleibt dabei das hintere Fahrzeugglied starr.
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Die Auslegung von Steuerverbindungsblöcken für die komplementären
Steuervorgänge, also z.B. Rechtsfahrt, Anheben Fahrtriflhtungsumkehr, geht unmittelbar
mit Analogieschlüssen aus den beschriebenen Blöcken hervor. Die Verwendung von
Steuerverbindungsblöcken
gemäss Fig. 9f, 9g, 9h, 91 sowie 9m, 9n, 9o stellt sicher, dass bei Beibehaltung
eines eingeschlagenen Steuerausschlages die Hübe der Kolben/Zylinderpaare mindestens
am in Fahrtrichtung vorderen Kolben/Zylinderpaar, z.B. 60/62, gegen yegengleiche
Hubveränderungen starr sind.
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Sinkt z.B. das angekoppelte Fahrzeugglied, beispielsweise auf der
Seite der Kolben/Zylinder-Anordnung 60 ab, so würde dies, beispielsweise gemäss
Fig. 7, einer Vergrösserung des Volumens in Kammer V1 entsprechen, was gemäss Fig.
9m eine cjleiehe Vergrösserung des Volumens V bewirken würde. Diese Volu-2 menänderung
wird jedoch durch das Fahrzeugeigengewicht verhindert. Im Gegensatz dazu mit dem
Steuerverbindungsblock gemäss Fig. 9b: Vergrössert sich hier das Volumen der Kammer
V1 bei Einfahrt in ein einseitiges Schlagloch, so verringert sich entsprechend das
Volumen in der Kammer V2, was eine Auslenkung des vorderen Fahrzeuggliedes weg vom
Schlagloch bewirken würde. Das Fahrzeug würde den Hang ansteuern, wenn dieser Steuerausschlag
nicht durch die zusätzlich vorzusehenden Steuerorgane weitgehendst blockiert wäre.
Eine Möglichkeit, hanganschneidende Selbststeuerausschläge auszunützen, bei Beibehaltung
der Richtungsstabilität des Fahrzeuges,ergibt sich, wie bereits erwähnt worden ist
und noch zu beschreiben sein wird, durch Kombination von Steuerverbindungsblöcken
gemäss den Fig. 9f, 9g, 9h, mit 9i resp. 9k resp. 9m, 9n, 9O, mit 9p für Geradeausfahrt
und Lenkung.
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Dadurch ergibt sich nämlich die Möglichkeit, das anschliessend beschriebene
Verfahren zur Querlagenstabilisierung eines mindestens zweigliedrigen Fahrzeuges
resp. die dafür ausgelegte Kopplungsanordnung zu verwenden.
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In Fig. 10 sind zwei Fahrzeugglieder 70, 71 schematisch mit je einer
Achse mit Radpaaren dargestellt und zwar durch zwei starre Stäbe 73 und 74 miteinander
verbunden. Diese Stäbe sind beidseitig je in Kugelgelenken 73a, 73b resp. 75a und
75b an den Fahrzeuggliedern 70, 71 gelagert. Die Fahrzeugglieder sind zudem durch
eine Kugelkopplung 77, beispielsweise gemäss der in Fig. 1 beschriebenen, verbunden.
In Fig. lla
und lib sind, wie die aufgezeichneten Koordinaten-Achsen
andeuten, Aufriss- und Seitenriss der durch die Kugelgelenke 73 und 75 sowie das
Kugelgelenk 77 aufgespannten Figur in Neutralposition und bei Verwindung dargestellt.
Aus Uebersichtlichkeitsgründen sei, wie in Fig. 10 angedeutet, das Kugelgelenk 73a
mit A, das Kugelgelenk 73b mit B, 75a mit C und 75b mit D, bezeichnet. Das Kugelgelenk
77 sei weiter mit O bezeichnet. Somit liegt die durch die Stäbe 73, 74 und die beiden
Fahrzeugglieder 70 und 71 sowie das Kugelgelenk 77 aufgespannte Figur im Grundriss
gemäss Fig. lla und im Seitenriss gemäss llb, wie durch A, B, C, D, 0 dargestellt
ist, wobei die Stabanordnung an den beiden Fahrzeuggliedern so gewählt ist, dass
ein Rechtcck aufgespannt wird. Fällt das Fahrzeugglied einseitig ab, wie dies im
Seitenriss durch den Uebergang von D nach D' dargestellt ist, so ergibt sich, unter
Voraussetzung, dass das Kugelgelenk 77 entsprechend 0 stationär bleibt, die Figur
A, B', 0, D', C. Da das nicht abgesenkte Fahrzeugglied, hier beispielsweise 70,
in seiner Neutralposition verbleibt, verbleiben dies auch die Kugelgelenke A, C
und 0. Aus Figur 11 wird nun sofort ersichtlich, dass ein Abfallen des D-seitigen
Rades des entsprechenden Fahrzeuggliedes mit resultierender Neigung im Aufriss der
Gliedseite B, D, nach B', D' einen Steuerausschlag bewirkt, der das Fahrzeug weg
von der abgesenkten Seite weglenkt, wie dies durch den Pfeil S angedeutet ist: Das
Fahrzeug wird selbsttätig aus dem Schlagloch hinausfahren und generell, wenn es
mit dem in Fahrtrichtung vorderen Fahrzeugglied in Querlage gerät, gegen den Hang
steuern. Dies ist insbesondere bei Geländefahrzeugen äusserst wünschenswert, da
dadurch selbsttätig die richtige Steuerkorrektur vorgenommen wird und auch bei langsamer
Reaktion des Fahrzeugführers ein Einfahren Richtung Abhang oder ein Beibehalten
der Querlage mit allfälliger Gefahr des Umkippens verhindertwird.
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Die Fig. 12a und 12b zeigen in Analogie zu den Fig. lla und lib die
Verwindung der grundsätzlich in Fig. 10 dargestellten Kopplung zweier Fahrzeugglieder,
wenn die Kopplungsanordnung, bestehend aus den Stäben 73, 74, den Fahrzeuggliedern
70,
71 und der Kugelkopplung 77,in Neutralposi tion als Trapez, vorzugsweise als gleiciischenkliges,
ausgebildet ist. Wie auch bereits in Fig. lla und llb, ist die Kugelkopplung 77
auch hier unterhalb der Ebene angeordnet, welche in Neutralposition durch die beiden
Stäbe 73 und 74 aufgespannt wird. Wie aus der Grundrissdarstellung ersichtlich ist,
ergibt ein einseitiges Absinken des in Fahrtrichtung vorderen Fahrzeuggliedes, beispielsweise
von 71, ein selbsttätiges Hangansteuern des Fahrzeuges. Aus der Neutralposition
in A, B, C, D, 0 verschiebt sich die Kopplungsanordnung in die Positionen A, Bt,
D', C, O. Aus den Fig. 11 und 12 ist ersichtlich, dass sich eine Verschwenkung der
Fahrzeugglieder um die in der Fahrzeuglängsachse in Fahrtrichtung weisende X-Achse
in einer Richtung ax in einer Schwenkbewegung der Fahrzeugglieder um eine Achse
resultiert, die bei auf einer Ebene stehendem Fahrzeug senkrecht von dieser wegweist,
und zwar, mit Bezug auf diese Achse, die positive Z-Achse, in gleicher Richtung
az.
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In Fig. 13 ist, wiederum im Auf- und Seitenriss, das Fahrzeugglied
73 mit Rädern 79 dargestellt. Am Fahrzeugglied 73 ist eine Kugelpfanne 81 für den
Kugelkopf 83 der Kugelkopplung vorgesehen, wobei der Kugelkopf 83 seinerseits am
Fahrzeugglied 71 starr befestigt ist. Die beiden Stäbe, entsprechend den Stäben
73 und 74 von Fig. 10, sind durch Zylinder/Kolben-Anordnungen 85 resp. 86 realisiert.
Die Räder 88 mit der Achse 89 stellen das verschwenkte vordere Fahrzeugglied dar,
bei einseitiger Einfahrt in eine Vertiefung V. An dieser Stelle muss vermerkt erden,
dass die Darstellungen gemäss den Fig. 11, 12 und 13 nach den Gesetzmässigkeiten
der darstellenden Geometrie konstruiert worden sind und in etwa die wirklichen Grössenordnungen
der räumlichen Bewegung darstellen.
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Rückblickend auf alle bis anhin dargestellten mellrgliedrigen Fahrzeuge
ist nun ersichtlich, dass die Glieder, vorteilhafterweise nach dem anhand der Fig.
10 bis 13 erläuterten Verfahren resp. mit der dargestellten Koplungsvorrichtung
gekoppelt werden. Die in Fig. 9a dargestellten Kolben/Zylinder-Anordnungen werden
vorteilhafterweise paarweise gemäss Fig. 12 oder 13 angeordnet, wobei vorzugsweise
die schmale Parallel-Trapezseite der Kopplungsfigur, in Neutralposition, am in Fahrtrichtung
vorderen Fahrzeugglied angeordnet ist. Dies ergibt eine Fahrtrichtungspreferenz,
wobei jedoch durch eine so ausgelegte trapezförmige Kot tun mit den zur Verfügung
stehenden Kolben/Zylinderhüben ein weit grösserer Lenkungsausschlag realisiert werden
kann, als wenn die Kolben/Zylinder-Anordnungen gemäss Fig. 11 angeordnet werden.
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Sind die Kolbenanordnungen gemäss Fig. 9a mit den Steuerverbindungsblöcken
gemäss Fig. 9b - 9e untereinander verbindbar, so ist eine separate Fahrzeuglenkanordnung,
beispielsweise mit einer separaten Kolben/Zylinder-Anordnung 90 gemäss Fig. 14 notwendig.
Gemäss dieser Figur sind Fahrzeugglieder 88 und 79,nebst über die Kolben/Zylinder-Anordnungen
60/62 und die Kugelkopplung 77,noch über Lenkungs-Kolben/Zylinder-Anordnungen 90
miteinander verbunden.
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Die beschriebene Eigensteuerung wird vornehmlich ausgenützt, wenn
die Kolben/Zylinder-Anordnungen gemäss Fig. 9a bei Nichtauslenkung des Fahrzeuges
mit dem Steuerverbindungsblock gemäss Fig. 9f verbunden sind und die Lenkung ebenfalls
über diese Kolben/Zylinder-Anordnungen mit Hilfe des Steuerverteilungsblockes i
und dazu analoger Blöcke, bewerkstellig wird.
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Ein mehrgliedriger, insbesondere dreigliedriger Forsttraktor, vorzugsweise
mit je einer Achse pro Glied, weist
bezüglich herkömmlichen Forsttraktoren
die Vorteile auf: - durch Vorsehen der Kugelkopplung gemäss Fig. 1 konstruktive
und/oder,durch Vorsehen der Vorrichtungen zur Aufnahme einer Hilfslast gemäss den
Fig. 2 bis 5 bezüglich glcicimässiger Bodenbelastung bei aufgenommener Nutzlast.
-
Es zeichnet sich alternativ oder additiv weiter vorteilhslfterweise
bezüglich seines Fahrverhaituns, der Komponentenbeanspruchung und seines Fahrkomforts
aus, wenn es mit der Stabilisierung gemäss den Fig 7 und 8 verseiien i,t urld/cdtr
bezüglich seines Querlagenverhaltens im Gelände, wenn es nacil den Figuren 10, 11,
12 und 13 ausgelegt ist. Alle diese durch einzeln erfinderische Massnahmen realisierten
Vorteile lassen sich idealerweise unter allfälliger Zuhilfenahme der anhand von
Fig. 9 erläuterten Steuerfunktionen alle, oder nach Wahl teilweise, kombinieren.
Je nachdem, wie viele der aufgeführten Merkmale in einer solchen Fahrzeuge kombiniert
werden, entfernt es sich mehr und mehr in vorteilhafter Weise von bekannten geländegängigen
Fahrzeugen.
-
An dieser Stelle soll jedoch betont werden, dass alle beschriebenen
Verfahren und Anordnuiigsmerkmale einzeln oder in beliebiger Kombination als erfinderisch
betrachtet werden.
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Obwohl ihre Kombination ein äusserst geländegängiges Geländefahrzeug,
insbesondere als Fors-traktor konzipiert, ergibt, können einzelne der Merkmale oder
mehrere für andere Fahrzeuge Verwendung finden.
-
Folgende Weiterentwicklungen der in den Patentansprüchen umrissenen
Lehren wurden beschrieben:
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass man am Fahrzeug die Hilfslast mit mindestens einer eigenen
Bodenauflage selbsttragend anbringt und sie durch Anheben vom Fahrzeug aus mindestens
teilweise auf das Fahrzeug überträgt.
-
- Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei es zur Nutzlastaufnahme in Fahrtrichtung
vorn und/oder hinten ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Fanrzeugglied
25; 25a, 25b gelenkig hinten oder vorn, oder zwei zweite Fahrzeugglieder hinten
und vorn mit dem ersten 23 verbunden ist resp. sind, und dass die Huborgane 33;
33a, 33b vorzugsweise als Kolben/Zylinder-Anordnungen ausgebildet, zum Hochschwenken
und Absenken der vorgesehenen zweiten Fahrzeugglieder ausgebildet sind, und wobei
die Glieder vorzugsweise mit einer Kugelkopplung verbunden sind, deren Kugel vorzugsweise
mittels eines mit Bezug auf die Fahrzeugfahrtrichtung schiefwinklig geneigtem Bolzen
7 am einen Fahrzeugglied befestigt ist - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass man das Fahrzeug im zu stabilisierenden Bereich dreigliedrig ausbildet 40,
41, 43, wobei jedes Glied um eine Querachse, bei auf einer Ebene stellende Fahrzeug
dazu parallel 49, 51, 53 kippbar ist und die drei Glieder um je eine ebenso querliegende
Biegeachse 45, 47 verschwenkbar gekoppelt sind und man die Biegung um die Biegeachsen
so ansteuert, dass sich das Mittelglied 41 tangential an einen Kreis K legt, bestimmt
durch die drei Querachsen 49, 51, 53 in seitlicher Fahrzeugansicht - Verfahren nach
den soeben erwähnten Merkmalen, dadurch gekennzeichnet, dass man am mittleren Glied
mit Bezug auf seine Längsausdehung die Querachse 51 in dessen Mitte anordnet
und
den Abstand von Bieyelcllse zu jeweiliger Querachse am vorderen und hinteren Glied
gleich demjenigen am Mittelglied ausbildet und die Biegung an beiden Biegeachsen
gleiehsteuert.
-
a) Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren
55, 57 und Huborgane (entsprechend: 57, 55) vorzugsweise als Kolben/Zylinder-Aordnungen
ausgebildet sind, vorzugsweise als hydraulische Kolben/Zylinder-Anordnungen.
-
b) Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungen
zwischen erstem und mittlerem und zwischen mittlerem und drittem Fahrzeugglied gleichgesteuert
sind.
-
c) Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es mit je
einem Antriebs- oder Laufradpaar pro Glied ausgebildet ist, deren Weise je die Querachse
bildet, um welche das Glied kippbar ist.
-
A) Kopplungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Glieder durch eine Kugelkopplung verbunden sind, die vorzugsweise bezüglich
der Glieder-Querausdehnung symmetrisch angeordnet ist und vorzugsweise einen in
Fahrtrichtung schiefwinklig angeordneten Befestigungsbolzen 7 für die Kugel aufweist.
-
B) Kopplungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Stäbe bei einer bestimmten Verwindung um die X-Achse der Fahrzeugglieder ein
Trapez aufspannen, gebildet durch die Stäbe als Schrägseiten, -wobei vorzugsweise
die kurze Parallelseite am in Fahrtrichtung vorderen Glied angeordnet ist und vorzugsweise
höchstens halb so lange ist wie lange Parallelseite, und vorzugsdas Trapez ein gleichschenkliges
Trapez ist.
-
C) Kopplungsanordnung nach den Merkmalen von A), dadurch gekennzeichnet,
dass mit Bezug auf die Fahrzeugebene bei gleicher Querlage der Glieder, die Kugelkopplung
näher oder weiter angeordnet ist, als die Stäbe.
-
I) Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsorgane
durch je ein Paar Kolben/Zylinder-Anordnungen 60, 62, 64 , 66; 73, 74, vorzugsweise
hydraulischer, gebildet sind, welche vorzugsweise mittels Kugelgelenken 73a, 73b,
75a, 75b am ersten 71 und mittleren 70 resp. am mittleren und dritten Fahrzeugglied
befestigt sind.
-
II) Fahrzeug nach den Merkmalen von I), dadurch gekennzeichnet, dass
die Kolben/Zylinder-Anordnungen in einer Relativläge der Glieder ein Trapez aufspannen,
wobei die Kolben/Zylinder-Anordnungen die Schrägseiten bilden, und wobei das Trapez
vorzugsweise gleichschenklig ist und vorzugsweise seine kurze Parallelseite am in
Fahrtrichtung vorderen Glied liegt, und letztere vorzugsweise höchstens halb so
lange ist, wie die lange Parallelseite.
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III) Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Glieder
je mit einer Kugelkopplung 77, 0 verbunden sind, wobei deren Kugel am einen, deren
Pfanne am andern Fahrzeugglied angeordnet sind, und wobei mit Bezug auf die Fahrtrichtung
ein Befestigungsbolzen 7 für die Kugel schiefwinklig geneigt ist.
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IV) Fahrzeug nach den Merkmalen von III) und II) dadurch gekennzeichnet,
dass die Kugelkopplung ausserhalb der Trapezebene liegt.