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Einrichtung zur Überwindung von Hindernissen
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am Fahrwerk eines Gelände fahrzeuges Die Erfindung betrifft eine
Einrichtung zur Uberwindung von Hindernissen am Fahrwerk eines Geländefahrzeuges
mit einem um eine Primärachse verdrehbar gelagerten Wälzelement mit balliger Wälzfläche
und mit einer mit dem Fahrzeugrahmen verbundenen Sekundärachse, um welche die Primärachse
frei drehbar ist.
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Bei bekannten Geländefahrzeugen werden zur Verbesserung ihrer Geländegängigkeit
verschiedene Band-oder Radmechanismen an den jeweiligen Fahrwerken allein oder in
Kombination verwendet. Derartige Mechanismen
sind jedoch außerordentlich
kompliziert und technisch aufwendig und genügen häufig nicht den zur Überwindung
von größeren Hindernissen an sie gestellten Forderungen.
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So ist beispielsweise ein Geländefahrzeug bekannt, welches zur Überwindung
auch größerer Hindernisse parallele Walzen besitzt, deren Außenmantel ein Schraubengewinde
aufweist. Mit diesem Fahrzeug sind jedoch höhere Geschwindigkeiten in ebenem Gelände
unmöglich.
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Bei anderen, mit sog. Schreitmechanismen ausgestatteten Fahrwerken
bestehen Probleme hinsichtlich der Steuerung und der Stabilität dieser Fahrzeuge.
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Bei bekannten kleineren Fahrzeugen, beispielsweise bei sog. Invaliden-Rollstühlen,
wird zum Überwinden von unebenem Gelände, insbesondere von Stufen od. dgl., außer
dem normalen Fahrwerk ein zusätzliches Fahrwerk eingesetzt, das erst zum Überfahren
dieser Hindernisse eingeschaltet wird. Es handelt sich dabei um herausziehbare Stützen,
mit Schraubengewinden versehene schwenkbare Walzen, auf einer Vielzahl von Einzelrädern
verlaufenden Riemen oder Ketten u. dgl., die jedoch insgesamt außer der außerordentlich
aufwendigen Konstruktion den Nachteil einer Zusatzsteuerung besitzen, deren Handhabung
den Fahrer ungemein belastet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Uberwindung von
Hindernissen bei einem Fahrwerk von Geländefahrzeugen zu schaffen, die außerordentlich
einfach aufgebaut und damit kostengünstig herstellbar ist und die kein zusätzliches
Steuergerät und Fahrwerk benötigt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sekundärachse
mit einer waagerechten Unterlage
oder mit einer gegenüber der waagerechten
Unterlage senkrechten Ebene, die durch die Primärachse führt, oder mit beiden Ebenen
einen spitzen Winkel einschließt.
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Zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind
Gegenstand von Unteransprüchen.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung
anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 bis 4 in schematischer
Seitenansicht die einzelnen Bewegungsphasen der Einrichtung und des Fahrwerkrahmens
beim Überwinden eines stufenförmigen Hindernisses; Fig. 5 bis 8 die einzelnen Bewegungsphasen
gemäß den Fig. 1 bis 4 in schematischer Draufsicht; Fig. 9 einen Vertikalschnitt
durch die Einrichtung nach den Fig. 1 bis 8 in vergrößertem Maßstab, Fig. 10 eine
grafische Darstellung der Abhängigkeit der horizontalen und vertikalen Bewegungen
des Fahrzeugrahmens beim Überwinden eines stufenförmigen Hindernisses.
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Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung umfaßt ein Wälz- bzw.
Fahrwerkselement in Form eines Kugelschalensegmentes, welches an einem Tragarm 4
des Fahrzeugrahmens drehbar um eine Primärachse 1 sowie um eine
Sekundärachse
2 drehbar gelagert ist. Die Primärachse 1 ist bei der dartestellten Ausführung insbesondere
gemäß Fig. 9 gleichzeitig die Symmetrieachse der äußeren Wälzfläche des Wälzelementes
3. Die Sekundärachse 2 ist gleichzeitig die Längsachse eines am Tragarm 4 des Fahrzeugrahmens
gelagerten Drehbolzens 10. Dieser Drehbolzen 10 ist der Teil eines abgekröpften
Armes 11, dessen anderes Ende ein Lager 8 für einen Wellenzapfen bzw. Drehbolzen
9 bildet, der zentral im Inneren des kugelschalenförmigen Wälzkörpers 3 befestigt
ist und dessen Längsachse mit der Primärachse 1 zusammenfällt.
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Die Primärachse 1 und die Sekundärachse 2 verlaufen in einer Ebene
und schließen einen spitzen Winkel « ein.
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In den Fig. 1 bis 8 sind ferner eine Stufe 5, die ein Hindernis bildet,
der Schwerpunkt T des Fahrzeugrahmens sowie der vertikale Abstand v dieses Schwerpunktes
T von der horizontalen Aufstandsfläche sowie der sich ändernde Abstand zwischen
den Schwerpunkten T und der Vorderkante der Stufe 5 dargestellt.
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In der in Fig. 9 gezeigten Grundstellung des Wälzelementes 3, d.
h. bei seiner Wälzbewegung auf einer horizontalen Unterlage, berührt dieses Wälzelement
3 die horizontale Unterlage im Punkte 6. Eine in diesem Berührungspunkt 6 errichtete
Senkrechte 12 schneidet die Primärachse 1 im Schnittpunkt 7. Die mit der Primärachse
1 den Winkel « einschließende Sekundärachse 2 liegt dabei zwischen dem Berührungspunkt
6 und dem Schnittpunkt 7.
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In Fig. 10 ist in rechtwinkeligen Koordinaten einerseits der Verlauf
einer stufenförmigen Fahrbahn
und andererseits eine Kurve a dargestellt,
die die Bahn des Schwerpunktes T beim Überwinden dieser stufenförmigen Fahrbahn
b zeigt.
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Bei der Bewegung des Fahrzeuges auf einer waagerechten Fahrbahn liegen
die Primärachse 1 und die Sekundärachse 2 in einer vertikalen Ebene, in deren Schnittlinie
mit der waagerechten Unterlage bzw. Fahrbahn der Berührungspunkt 6 des Wälzelementes
3 liegt (Fig. 1 und 5).
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Bei einer Berührung des Wälzelementes 3 mit der Kante der Stufe 5
beginnt sich das Wälzelement 3 derart zu verdrehen, daß der Winkel zwischen einer
durch die Primärachse 1 verlaufenden vertikalen Ebene und der vertikalen Stirnwand
der Stufe 5 vergrößert wird (Fig. 2 und 6). Da der Winkel CC zwischen der Primärachse
und der Sekundärachse konstant bleibt, beginnt sich der Schwerpunkt T des Fahrzeugrahmens
4 wegen der Verdrehung der Sekundärachse 2 um die Primärachse 1 anzuheben. Durch
die Abwälzbewegung des Wälzelementes 3 ändert sich auch die Lage des Berührungspunktes
dieses Wälzelementes an der Kante der Stufe 5 in der Weise, daß sich dieser Berührungspunkt
6 in Richtung auf den kleineren Durchmesser des Wälzelementes 3 verschiebt. Durch
diese Verdrehbewegung des Wälzelementes 3 vergrößert sich gleichzeitig der Abstand
v des Schwerpunktes T von der horizontalen Aufstandsfläche, wobei sich andererseits
der Abstand des Schwerpunktes T von der vertikalen Stufenkante verringert.
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Während der weiteren Bewegung des Wälzelementes 3, sobald die Gleichgewichtslage
überschritten ist, in welcher die Primärachse 1, die Sekundärachse 2 und der Berührungspunkt
6 des Wälzelementes 3 in einer Ebene liegen, beginnt sich das Wälzelement 3, das
den waagerechten Teil der Stufe 5
anfährt, zu heben. Bei dieser
Bewegung verdreht sich das Wälzelement 3 in seine ursprüngliche Lage, wobei der
Winkel zwischen der durch die Primärachse führenden vertikalen Ebene und der vertikalen
Stirnwand der Stufe abnimmt. Durch diese Bewegung erfolgt ein Anheben des Schwerpunktes
T des Fahrzeugrahmens 4 aufgrund der Hubbewegung des Wälzelementes 3, wobei gleichzeitig
durch ein Rückdrehen ein Absenken des Schwerpunktes T eintritt. Aufgrund der Kombination
dieser beiden Bewegungsarten kommt ein relativ kleineres Anheben des Schwerpunktes
T gegenüber der Hubbewegung des Tragarmes 4 des Fahrzeuges durch das Wälzelement
3 zustande.
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Gemäß dem Diagramm in Fig. 10 ist durch die Kurve a der Bewegungsablauf
eines Fahrzeuges beim Überwinden eines treppenförmigen Hindernisses b dargestellt.
Aus dieser grafischen Darstellung ergibt sich eindeutig, daß auch während der Uberwindung
der vertikalen Stufenabsätze 13 das Fahrzeug eine im wesentlichen horizontale Bewegung
ausführt, was auf die Ausbildung des Wälzelementes sowie auf die räumliche Zuordnung
der primären und der sekundären Achsen zurückzuführen ist. Plötzlich starke Hubbewegungen
des Fahrzeuges werden somit auch beim Überfahren von höheren vertikalen Hindernissen
verhütet.
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Bei Berührung des Wälzelementes 3 in dem Hindernis beginnt sich der
Fahrzeugrahmen anzuheben, und zwar durch Verdrehen des Wälzelementes 3, welches
dabei fortwährend auf der waagerechten Unterlage verbleibt. Dabei kommt es gleichzeitig
zu einem Verdrehen des Tragarmes 4 in Fahrtrichtung. Beim nachfolgenden Überfahren
des Hindernisses durch das Wälzelement 3 ergibt sich durch dessen gleichzeitige
Verdrehung eine relativ geringe Anhebebewegung
des Schwerpunktes
C des Fahrzeuges gegenüber der Hubbewegung des Wälzelementes 3.
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Es sind auch Ausführungen möglich, bei denen sich die Primärachse
1 und die Sekundärachse 2 nicht schneiden. Ähnliche Wirkungen können z. B. auch
mit einem Wälzelement 3 erreicht werden, bei dem diese beiden Achsen windschief
zueinander ausgerichtet sind. Der Winkel zwischen der Primärachse 1 und der waagerechten
Unterlage wird zweckmäßig so gewählt, daß er größer als der Winkel zwischen der
Sekundärachse und der waagerechten Unterlage ist, wobei die Primärachse 1 als Antriebswelle
dienen kann.