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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufbau mit
unabhängigen Mehrfachrädern für motorgetriebene oder
gezogene Fahrzeuge, die sich auf einer unregelmäßigen
Fahrbahn bewegen.
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Zahlreiche Nutzfahrzeuge, Strapenfahrzeuge oder
spezielle Baustellenfahrzeuge besitzen Zwillingsräder,
die im Vergleich mit Einfachrädern mehrere Vorteile
aufweisen. Zuallererst ist die Gefahr von Unfällen im
Falle einer Reifenpanne erheblich reduziert wegen der
Tatsache, daß die Räder eines Paares gekoppelter Räder
im allgemeinen nicht gleichzeitig eine Reifenpanne
erleiden. Weiterhin sind die Kosten für zwei
Standardluftreifen von verminderter Breite für den Betreiber
weniger hoch als die für einen Einzelluftreifen von
doppelter Breite. Die Konstrukteure kennen diese
Vorteile sehr wohl und verwerten sie. Jedoch vermindern
sie sich durch die Nachteile, die sich hauptsächlich
aus der Tatsache ergeben, daß bei allen bekannten
Konstruktionen die gekoppelten Räder miteinander fest
verbunden sind, entweder, weil ihre Felgen gekoppelt
sind oder weil sie auf der gleichen starren Achse
montiert
sind. Denn, wenn sich eines der Räder wegen
einer Unebenheit im Straßenbelag anhebt, hebt sich
automatisch das Zwillingsrad, weil es mit ersterem
verbunden ist, sogar auch, wenn sich die Unebenheit nicht
bis unter das letztere erstreckt. Daraus ergibt sich
ein momentaner Verlust der gleichzeitigen Haftung der
zwei gekoppelten Räder. Diese Erscheinung wiederholt
sich auf einem Straßenbelag ständig, was eine
Verschlechterung der Straßenlage mit sich bringt, und
zwar aufgrund dieser sich wiederholenden
Haftungsverluste, die ein dauerndes Hüpfen der Räder verursachen.
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Es gibt Systeme, die es erlauben, Räder zu koppeln,
wie etwa diejenigen, die insbesondere durch die
Patentschriften US-A-1,887,544 und FR-A-771427
beschrieben sind. Diese gekoppelten Räder weisen eine Reihe
von Wippen auf, die auf dem Umfang der Nabe verteilt
sind. Da die Felgen, auf denen die Luftreifen sitzen,
in Rotation versetzt sind und sie die Kugelzapfen
dieser Wippen tragen, muß die Anzahl dieser Wippen so
hoch wie möglich sein, um die Aufgabe zu lösen:
nämlich die unabhängige vertikale Bewegung der zwei
gekoppelten Räder in Abhängigkeit des Straßenprofils. Da
die Kugelzapfen, die sich in alle Richtungen bewegen,
sehr kräftig sein müssen, muß jeder Zapfen eines
diametral gegenüberliegenden Kugelzapfenpaares tadellos
positioniert sein, um übermäßige Beanspruchungen, die
eine vorzeitige Abnutzung verursachen, zu vermeiden.
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Eine solche Konstruktion ist in der Praxis nicht
ausführbar und, selbst wenn man sie technisch bei
Serienfahrzeugen ausführen könnte, machten die verursachten
Kosten und die Schwerfälligkeit der Fahrzeugräder
diese Lösung vom wirtschaftlichen Standpunkt aus
vollkommen
unannehmbar.
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Die heutigen Konstruktionen erlauben es nicht, eine
Lösung zu diesem Problem beizutragen.
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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, diese
Nachteile zu vermeiden, indem sie, wie nachfolgend
beschrieben, einen Aufbau mit unabhängigen
Mehrfachrädern schafft, der es erlaubt, für die Luftreifen ein
Kontaktoptimum mit der Laufbahn zu gewährleisten, wie
auch immer die Bedingungen für die Nutzung des
Fahrzeuges oder die Form und die Beschaffenheit der
Fahrbahn sind.
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Diese Aufgabe löst man durch die erfindungsgemäße
Konstruktion, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jedes
Rad eine mit dem Unterbau des Fahrzeuges verbundene
zentrale Partie aufweist und eine bezüglich der
zentralen Partie konzentrische periphere Partie, die so
gestalten ist, daß sie sich um diese letztere dreht,
wobei die zentrale Partie und die periphere Partie
miteinander über mindestens ein Wälzlager verbunden
sind, welches mindestens ein mit der zentralen Partie
fest verbundenes, ringförmiges inneres Element und
mindestens ein ringförmiges äußeres Element aufweist,
das zu dem inneren ringförmigen Element konzentrisch
und fest mit der peripheren Partie verbunden ist,
wobei diese letztere einen an die Art der Laufbahn, auf
der sich das Fahrzeug bewegt, angepaßten Luftreifen
trägt und bei welcher die zentrale Partie mit dem
Unterbau des Fahrzeuges an Aufhängepunkten verbunden
ist, die seitlich des Rades liegen, wobei diese
unabhängigen Räder paarweise über zwei, diametral
gegenüberliegende Wippen verbunden sind, und diese Wippen
mit einem ihrer Enden gelenkig an einem
Aufhängungspunkt angelenkt sind, der exzentrisch zu einem der
unabhängigen Räder liegt und mit ihrem anderen Ende an
einem Aufhängungspunkt, der exzentrisch zu einem
anderen dieser unabhängigen Räder liegt und wobei diese
Wippen mittels Schwenkelementen entweder direkt oder
mit Hilfe von Wippen an zwei fest mit dem Unterbau des
Fahrzeuges verbundenen Koppelungsarmen befestigt sind.
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Diese Koppelungsarme bilden vorteilhafterweise die
Aufhängungsarme des Fahrzeuges.
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Vorzugsweise sind die Schwenkelemente im gleichen
Abstand zu den Aufhängungspunkten, die exzentrisch zu
den unabhängigen Rädern liegen und vorteilhafterweise
im Bezug auf die Mitte der Wippe versetzt sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die
ringförmigen äußeren Elemente der Wälzlager der
Zwillingsräder miteinander mittels eines Schwingarmes gekoppelt,
dessen Enden jeweils an dem äußeren ringförmigen
Element des einen Rades und an dem äußeren ringförmigen
Element des anderen Rades angelenkt sind.
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In vorteilhafter Weise kann das äußere ringförmige
Element an dem einen der unabhängigen Räder an einen
Antriebsmechanismus gekoppelt sein, und zwar mittels
dreier Schwingarme, die mit einem ihrer Enden an drei
Punkten des äußeren ringförmigen Elementes befestigt
sind.
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Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile anhand
von beigefügten Zeichnungen.
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Es zeigt:
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Fig. 1 perspektivische Ansicht einer bevorzugten
Ausführungsform des Aufbaues mit
erfindungsgemäßem unabhängigem Rad, wobei diese Räder
nicht angetrieben sind;
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Fig. 2 perspektivische Ansicht, ähnlich wie die in
Fig. 1, für angetriebene Räder;
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Fig. 3 Aufbau für erfindungsgemäße Räder,
schematisch von oben gesehen und für nichtlenkbare
Räder;
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Fig. 4 Ansicht des in Fig. 3 dargestellten Aufbaues
von vorne gesehen;
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Fig. 5 Seitenansicht desselben Aufbaues wie in Fig.
3 und 4;
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Fig. 6 Ansicht ähnlich wie die in Fig. 3, jedoch für
Lenkräder;
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Fig. 7 schematische Darstellung eines Aufbaues mit
drei gekoppelten Rädern und
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Fig. 8 schematische Darstellung eines Aufbaues, der
vier unabhängige, miteinander gekoppelte
Räder aufweist.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 entspricht der
dargestellte Aufbau mit unabhängigen Rädern zwei gekoppelten
Rädern 10 und 11, die miteinander durch zwei Wippen 12
(wovon nur eine in der Fig. zu sehen ist) verbunden
sind, die diametral gegenüberliegen oder vorzugsweise
durch zwei Wippenpaare, wie insbesondere die Fig. 3
bis 6 zeigen. Jedes dieser zwei Räder 10 und 11 weist
eine zentrale Partie 13 und eine zur zentralen Partie
13 konzentrische periphere Partie 14 auf, wobei diese
zwei Partien miteinander durch ein ringförmiges
Wälzlager 15 verbunden sind. Dieses Wälzlager 15 weist ein
ringförmiges inneres Element 16 auf, welches eines der
Bestandteile der zentralen Partie 13 bildet und ein
ringförmiges äußeres Element 17, welches eines der
Bestandteile der peripheren Partie 14 bildet.
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Die Wippen 12 verbinden tatsächlich die zwei jeweils
zentralen Partien 13 der zwei Räder 10 und 11 mittels
der zwei Gelenke 18 und 19. Ein Arm 20 ist mit einem
seiner Enden mittels eines Schwenkelementes 21 an
einer der zwei Wippen angelenkt und mit seinem anderen
Ende entweder mittels eines der anderen Wippe 12
entsprechenden Elementes oder direkt an eine Achse oder
an einen fest mit dem Chassis des Fahrzeuges
verbundenen Aufhängungsarm. In der Praxis entspricht jeder
Wippe 12 ein Arm 20, der vorzugsweise starr an eine
den Räderaufbau tragende und am Fahrzeugchassis
befestigte Achse montiert ist. Eine genauere Beschreibung
folgt unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 6.
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Fig. 2 zeigt eine Variante des Räderaufbaues nach Fig.
1, bei welcher das Außenrad 10 ein angetriebenes Rad
ist. Wie vorher weist dieser Aufbau zwei diametral
gegenüberliegende Wippen 12 auf, die jeweils durch zwei
Gelenke 18 und 19 mit den ringförmigen äußeren
Elementen 16 der Wälzlager 15 jedes dieser Räder verbunden
sind. Die zwei diametral gegenüberliegenden Wippen 12
sind jeweils durch zwei mittels Schwenkelementen 21
angelenkten Armen 20 mit Aufhängungselementen 30
verbunden, die mit einer Antriebsachse 22 verbunden sein
können, die dazu dient, eine Nabe oder eine Scheibe 23
anzutreiben, um ein Drehmoment auf das Antriebsrad 10
zu übertragen. Dieses Drehmoment läßt sich
vorteilhafterweise mit einem Flansch 23 übertragen, an dem ein
Schwingarm 24 befestigt ist, mit einem seiner Enden an
einem Punkt 25 angelenkt und mit einem anderen Ende an
einem Punkt 26, der entlang des ringförmigen äußeren
Elementes 17 des Wälzlagers 15 für das Rad 10
vorgesehen ist.
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Diese Ausführungsform dient als Beispiel und zeigt
insbesondere die Art des Antriebs des Außenrades des
Aufbaues für die Räder 10 und 11, mittels eines
einzigen Schwingarmes, der ein beliebiges Teil, welches
eine Scheibe oder eine mit einer Antriebsachse fest
verbundene Nabe sein kann, mit der Felge des Rades
verbindet, die selbst fest mit dem ringförmigen äußeren
Element des Wälzlagers für dieses Rad verbunden ist.
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In den zwei, unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2
beschriebenen Ausführungsformen geschieht die Koppelung
der Räder mittels zweier diametral gegenüberliegenden
Wippen. Diese Ausführungsform erfordert eine besonders
stabile Konstruktion der Wippen und der Gelenkpunkte,
was von Nachteil sein kann, wenn man eine leichte
Konstruktion ausführen will, insbesondere, um sie im
Wettbewerb zu verwenden.
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Die in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellte Ausführung
kommt diesen Erfordernissen entgegen. Der dargestellte
Aufbau weist wie vorher zwei gekoppelte Räder 10 und
11 auf, wovon jedes eine starre, mit einem
Aufhängungsarm 40 verbundene zentrale Partie hat und eine
bezüglich der zentralen Partie drehbare und
konzentrische periphere Partie, wobei diese zwei Partien
miteinander durch ein ringförmiges Wälzlager verbunden
sind. Diese Wälzlager 15 gewährleisten die Verbindung
zwischen der zentralen Partie des Rades, die starr ist
und der drehbaren peripheren Partie, welche die Felge
und einen auf dieser Felge montierten Luftreifen 41
aufweist. Die starren inneren Partien der zwei Räder
10 und 11 sind miteinander durch vier paarweise
diametral gegenüberliegende Wippen 12 gekoppelt, die
paarweise durch einen stabilen Querriegel 42 verbunden
sind.
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Das Funktionsprinzip dieser vier Wippen ist in allen
Punkten identisch mit dem der zwei Wippen, des in den
Fig. 1 und 2 dargestellten Aufbaues. Die Verdoppelung
der unteren Wippe und der oberen Wippe ermöglicht die
Schaffung einer viel steiferen und leistungsfähigeren
Konstruktion mit Hilfe von schwächeren und leichteren
Elementen. Die zwei Verbindungsquerriegel 42 erlauben
eine Befestigung des Aufbaues von gekoppelten Rädern
an zwei Aufhängungsarmen 40, welche in zwei Punkten 43
des Fahrzeugchassis angelenkt sind.
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Im Falle eines Aufbaues mit nichtgelenkten Rädern sind
die Aufhängungsarme 40 an den Verbindungsquerriegeln
42 auf deren ganzer Länge befestigt oder mindestens an
zwei Punkten, die am besten so weit wie möglich
voneinander entfernt sind. Im Falle eines Aufbaues mit
Lenkrädern, wie er in Fig. 6 dargestellt ist, sind die
Aufhängungsarme 40' mit den Verbindungsquerriegeln 42
in einem Punkt 44 angekoppelt, der eine Achse
definiert
für das Schwenken dieser Räder in Bezug auf
diese Aufhängungsarme. Alle anderen in dieser Fig.
dargestellten Elemente sind mit den entsprechenden
Elementen der Fig. 3 genau identisch und daher nachstehend
nicht im Detail beschrieben.
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Nach Studium der obigen Beschreibung zu den
entsprechenden Fig. erkennt man leicht, daß der
erfindungsgemäße Aufbau für gekoppelte Räder eine gewissermaßen
vollkommene Unabhängigkeit der zwei miteinander
gekoppelten Räder gewährleistet. Wenn also eines der Räder
sich wegen einer Unebenheit im Straßenbelag anhebt,
setzt das andere seinen Weg unabhängig vom ersteren
fort. Dieses letztere Rad bleibt nicht nur in Kontakt
mit dem Belag, sondern die Haftung des Luftreifens des
Rades, welches mit dem Belag in Kontakt bleibt,
verbessert sich aufgrund der Tatsache, daß das erste Rad,
das sich vom Belag abhebt, momentan ein zusätzliches,
nichtausgeglichenes Gewicht darstellt, welches den
Druck des Luftreifens des zweiten Rades auf die
tragende Fläche verstärkt. Im allgemeinen sind die Punkte
der Verbindung der verschiedenen Wippen mit den
Aufhängungselementen etwa in der Mitte dieser Wippen
angeordnet. Um jedoch besondere Effekte zu erzielen und
insbesondere, um einem der gekoppelten Räder in Bezug
auf das andere den Vorrang zu geben, kann man diesen
Anlenkungspunkt beiderseits der Mitte der Wippen 12
verschieben. Wenn ein höherer Anteil als 50 % des
Fahrzeuggewichts auf den Außenrädern ruhen soll, legt
man den Anlenkungspunkt nach außen. Im
entgegengesetzten Falle verlegt man diesen Anlenkungspunkt in Bezug
auf die Mitte der Wippen nach innen.
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Das in Bezug auf die Konstruktion von gekoppelten
Rädern im Detail beschriebene Prinzip kann man
selbstverständlich auch bei einem Aufbau anwenden, der mehr
als zwei Räder aufweist. Fig. 7 zeigt als Beispiel
eine Ausführungsform mit drei miteinander durch Wippen
gekoppelten, unabhängigen Rädern, und Fig. 8 zeigt
eine Ausführung, die vier miteinander mittels Wippen
gekoppelte, unabhängige Räder aufweist.
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Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 weist der dargestellte
Aufbau drei unabhängige Räder 50,51 und 52 auf. Die
Räder 50 und 51 sind vorteilhafterweise miteinander
durch vier Wippen 53 gekoppelt, die einander paarweise
diametral gegenüberliegen. Die Räder 51 und 52 sind
ebenfalls miteinander gekoppelt, und zwar durch vier
Wippen 54, die mit den Wippen 53 identisch sind. Die
Wippen 53 und die Wippen 54 sind jeweils miteinander
durch vier Wippen 55 gekoppelt, die an zwei
Aufhängungsarmen 56 befestigt sind. Die Montage der
verschiedenen Wippen ist mit der der vorher beschriebenen
Wippen 12 identisch.
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Im Falle nach Fig. 8 hat der Aufbau vier unabhängige
Räder 60, 61, 62 und 63. Die unabhängigen Räder 60 und
61 sind miteinander durch vier Wippen 64 gekoppelt.
Die unabhängigen Räder 62 und 63 sind miteinander
durch vier Wippen 65 gekoppelt. Die Wippen 64 und 65
sind jeweils miteinander durch vier Wippen 66
gekoppelt, die paarweise an zwei Aufhängungsarmen 67
befestigt sind. Einen solchen Aufbau kann man für eine
höhere Anzahl von Rädern verallgemeinern, was einen
Vorteil für Spezialfahrzeuge bieten kann, insbesondere
für geländegängige Fahrzeuge oder für Fahrzeuge, die
über Sumpfgebiete fahren sollen, wo ein herkömmliches
Fahrzeug mit vier angetriebenen Rädern keine genügende
Auflagefläche aufweist, um ein Einsinken in den Boden
zu verhindern.
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Bei angetriebenen Rädern ist eines der gekoppelten
Räder mittels dreier Schwingarme mit dem
Antriebsmechanismus des Fahrzeuges verbunden.
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In allen Fällen erlaubt das System der
Bewegungsfreiheit durch eine Wippe eine optimale Haftung der
Luftreifen auf der Fahrbahn, wie auch immer die Art dieses
Belages und die vom Fahrzeug aufgenommenen Belastungen
sind.