DE908703C - Fahrzeug mit Raedern oder Radsaetzen, die saemtlich lenkbar sind - Google Patents

Description

Es sind Fahrzeuge mit einer erheblichen Anzahl von Achsen bzw. Rädern oder Radsätzen bekannt, bei denen sämtliche Räder lenkbar sind. Weiter ist bekannt, daß ausschließlich rollende Reibung zwischen Rädern und Fahrbahnfläche nur dann eintritt, wenn die Achsen sämtlicher Räder sich in dem jeweiligen Lenkmittelpunkt schneiden.- Es gibt eine Anzahl von Lösungen zur Lenkung sämtlicher Räder von Fahrzeugen, bei denen diese Aufgabe mit einer gewissen

ίο Annäherung erfüllt ist. So finden z. B. Lenkgestängeanordnungen Verwendung, um den einzelnen Rädern eines Fahrzeuges derartige Radeinschlagwinkel zu erteilen, daß die Verlängerungen der Radachsen sich in einem Punkt schneiden. Solange die Einschlagwinkel nicht groß sind, sind die Abweichungen der Ist-Winkel von den Soll-Winkeln nicht mehr bedeutend, und im allgemeinen kann man bei Einschlagwinkeln bis zu etwa 20° die Differenz zwischen Ist-Winkeln und Soll-Winkeln vernachlässigen; bei Überschreitung solcher Einschlagwinkel wachsen aber die Differenzen zwischen Ist-Winkeln und Soll-Winkeln außerordentlich stark.

Die Erfindung besteht in der Schaffung einer Lenkung sämtlicher Räder eines Fahrzeuges, bei welcher sämtliche Radachsen durch ein Steuergetriebe derart über den gesamten Drehbereich von 360⁰ gesteuert sind, daß sämtliche Achsverlängerungen sich ständig in einem gemeinsamen Lenkmittelpunkt schneiden und das.Steuergetriebe auf einen durch die besondere Radstellung jeweils gegebenen dimensionslosen Lenkkoeffizienten gemäß der Formel

ctg β = ctg α + L

einstellbar ist, worin bedeuten α und β die Einschlagwinkel zweier korrespondierender Fahrzeugräder,

L = Y den Lenkkoeffizienten, α den Abstand der beiden gelenkten Räder voneinander und b den Ab-

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stand des geometrischen Ortes der Lenkmittelpunkte von der Verbindungslinie der Lenkachse.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, in der an Hand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert sind.

In der Zeichnung zeigen die
Fig. ι bis 3 die mathematischen Grundlagen des neuen Steuergetriebes, während die

ίο Fig. 4 bis 13 eine Reihe von konstruktiven Einzelheiten darstellen.

Wenn ein beispielsweise achträdiges Fahrzeug 1 so gesteuert werden soll, daß zwischen sämtlichen Rädern und der Fahrbahn ausschließlich rollende Reibung auftritt, so müssen sich die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien 2 bis 9 angedeuteten Endachsverlängerungen in einem gemeinsamen Lenkmittelpunkt L schneiden. Betrachtet man die den Achsen 2 und 3 zugeordneten Räder 2«, 3« (Fig. 2), so ergibt sich, daß das Rad 2a um den Winkel cc, das Rad 3« um den Winkel β eingeschlagen werden muß, damit sich die Verlängerungen der Radachsen in dem Lenkmittelpunkt L schneiden. Bezeichnet man den Abstand der Lenkachsen A, B voneinander mit a, die halbe Länge des Fahrzeuges b, so ergibt sich die Formel

b · ctg β = a + b · ctg α

oder

Wenn diese Bedingung für sämtliche Räder des Fahrzeuges erfüllt ist, schneiden sich die verlängerten Radachsen stets in einem gemeinsamen Lenkmittelpunkt, und zwischen Rädern und Fahrbahn tritt ausschließlich rollende Reibung ein. Die projektive Geometrie bietet die Grundlage zur Erzeugung eines Getriebes, welches die vorstehenden Bedingungen erfüllt. (Fig. 3)·

Von einem Punkt P außerhalb eines Kreises k können an den Kreis zwei Tangenten Ta, Tb gelegt werden.

Die Sehne, welche ihre beiden Berührungspunkte A, B verbindet, heißt Berührungssehne.

Wenn durch den Punkt P außerdem eine Gerade durch den Mittelpunkt des Kreises gelegt wird, so schneidet diese Gerade den Kreis in einem Durchmesser U, V.

Dieser Durchmesser steht senkrecht auf der Berührungssehne^4, B und schneidet sie in einem Punkt P'. Die Durchmesserkante P₁M wird durch die Kreisschnittpunkte U, V und durch die einander zugeordneten Punkte P, P' harmonisch geteilt.

Umgekehrt bestimmt sich zu j edem inneren Teilungspunkt P' und den Kreisschnittpunkten U und V der zugeordnete vierte harmonische Punkt P als Schnittpunkt der Tangenten einer in P' senkrecht zur Durchmessersekante errichteten Berührungssehne.

Durch den äußeren Punkt P läßt sich eine Gerade f als äußeres Lot auf der Mittelpunktsekante errichten, welches der Berührungssehne A-B (d.h. der Liniep') parallel ist.

Es ergeben sich folgende Sätze:

1. Die Tangentenpaare zusammengehöriger Kreis-Schnittpunkte schneiden sich alle auf dem äußeren Lot.

2, Die Verbindungslinien entsprechender Kreisschnittpunkte zweier beliebiger Strahlen durch P' schneiden sich ebenfalls alle auf dem äußeren Lot. Dem Strahlenbüschel A, B bzw. A₁, B₁... A_n, B_n durch P' entsprechen die Punkte L, L₁... L_n des äußeren Lots.

Der zweite Satz bildet die Grundlage für das im folgenden beschriebene Getriebe, wenn man als ausgezeichneten Strahl die innere Polare fi' mit den Kreis-Schnittpunkten A, B festhält.

Die geometrische Lösung der Aufgabe ergibt sich über den ganzen Lenkbereich von 360⁰ dadurch, daß man die Mittelsenkrechte zur Fahrzeugachse, die der geometrische Ort aller Drehmittelpunkte ist, als harmonische Polare des Kreises auffaßt, welcher durch die Punkte A und B läuft, wobei die Kreisschnittpunkte A, B die Lenkachsen zweier entsprechend zu steuernder Räder oder Radsätze darstellen.

Stellt das teils mit voller, teils mit gestrichelter Linie ausgezogene Viereck ABDC eine Fahrzeughälfte dar, so ist die Linie C-D gleichzeitig der geometrische Ort sämtlicher Lenkmittelpunkte bei jedem beliebigen Radeinschlag. Bei entsprechendem Radeinschlag läßt sich das Fahrzeug um seinen eigenen Mittelpunkt drehen.

Die spiegelbildlich zu den Lenkachsen A, B links von der Polaren p liegenden Lenkachsen weiterer Räder müssen spiegelbildlich zu den Lenkachsen A, B gesteuert werden (vgl. Fig. 2). Eine hierfür dienliche Lösung wird weiter unten erläutert werden.

Zieht man durch den Punkt P' eine beliebige Kreissehne, so schneidet diese den Kreis k beispielsweise in den Punkten A₁ und B₁. Die Verlängerungen der Verbindungslinien B₁-B und A-A₁ schneiden sich in dem Lenkmittelpunkt L₁ auf der Polaren f. Läßt man die Linien A₁ und B₁ um den inneren Pol P' beispielsweise entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn wandern, so schneidet die sich drehende Kreissehne den Kreis k in weiteren Punkten A₂, A₃, A₄ bzw. B₂, B₃, B_it und die Verlängerungen der Verbindungslinien zwischen den festen Punkten A und B einerseits und A₂, A₈, A₄ bzw. B₂, B₃, B₄ andererseits ergeben dann die weiteren Lenkmittelpunkte L₂, L₃, L₄, die alle ebenfalls auf der Polaren φ liegen, und die Verbindungslinien A₁-A bzw. B-B₁ bzw. A-A₂ usw. bzw. B-B₂ usw. ergeben jeweils die Richtungen, die den Lenkachsen A, B erteilt werden müssen, damit die verlängerten Radachsen sich in auf der Polaren fi liegenden Lenkmittelpunkten schneiden.

Stellt man sich an Stelle der mathematischen Linien A₁, B₁, A₂, B₂, A₃, B₃ ... eine materielle Stange vor, die beispielsweise mittels des Steuerrades St. in dem einen oder anderen Sinne gedreht werden kann, so läßt sich das in Fig. 4 dargestellte Getriebe daraus entwickeln.

Bei diesem Getriebe sind die Lenkachsen A, B um sich selbst drehbar, aber fest an einer beispielsweise oberhalb des Getriebes eingeordneten und in der bildlichen Darstellung vorgedachten Gehäuseplatte gelagert. Der Mittelpunkt der Lenkachsen A und B ist

Anordnung bei gleichsinniger Drehung der Steuerwalzen — etwas abweichend voneinander, und zwar in dem Maße, wie durch die Lenkstangen Sa und Sb die Lenkachsen A und B verschieden gedreht werden. Die Vorrichtung nach Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Steuerwalzen einen Grundkörper besitzen, der durch Drehung innerhalb der kreisförmigen Linie um die Steuerwalzenachse entstanden ist. Mit solchen Steuerwalzen lassen sich Ausschläge der Lenkachsen A und B um insgesamt i8o° erreichen, was praktisch für eine Lenkung über den gesamt überhaupt nur möglichen Lenkbereich von 360⁰ genügt, da eine Lenkung der Achsen von i8o° plus einem Winkel η im Sinne des Uhrzeigers durch eine Lenkung der Achsen um einen Winkel von 180° minus dem Winkel η umgekehrt zum Drehsinne des Uhrzeigers ersetzt werden kann.

An Stelle der Steuerwalzen können auch Exzenterscheiben oder Scheiben mit einer exzentrischen Führungsnut verwendet werden, die eine unmittelbare Lenkung der Achsen A und B in jeden beliebigen Winkel bis 360⁰ ermöglichen.

Die in Fig. 4 und 5 dargestellten Lenkstangen Sa, Sb können weiterhin durch ein Übersetzungsgetriebe ersetzt werden, wie an Hand der Fig. 7 und 8 erläutert. Die Lenkstange Sb hat die Aufgabe, den Lenkzapfen B entsprechend der Drehung der Polscheibe p" zu steuern. Die Lenkstange deckt sich mit der Tangente Tb in dem Augenblick, in welchem der Lenkmittelpunkt auf der Verlängerung der Kreissekante M-P' liegt, in dem also der Lenkmittelpunkt mit dem äußeren Pol der Durchmessersekante zusammenfällt. Wandert der Punkt B zum Punkt B₁, so steht die Sehne B-B₁ unter dem Winkel PBB₁ zu der Tangente Tb. Da der Radius MB senkrecht zur Tangente Tb (Linie B-P) steht und die Winkelhalbierende M-C des Winkels BMB senkrecht zur Sehne B-B₁ steht, ist der halbe Zentriwinkel BMC gleich Winkel PBB₁. Hieraus ergibt sich, daß die durch die Punkte B, B₁ in ihrer Lage bestimmte Lenkstange sich um die Hälfte desjenigen Winkels dreht, um welchen der Radius M-B sich um den Mittelpunkt M gedreht hat, um von B nach B₁ zu gelangen. Für die Punktet, A₁ gilt sinngemäß das gleiche.

Infolgedessen können die Lenkstangen Sa, Sb durch ein Rädergetriebe mit einer entsprechenden Untersetzung im Verhältnis von 1:2 zwischen den Lenkachsen A bzw. B einerseits und den Zapfen A₁ bzw. B₁ tragenden Scheiben oder Ringen mA bzw. mB andererseits ersetzt werden.

Ein solches Getriebe ist schematisch in Fig. 8 dargestellt. In einem Gehäuse 23 ist die Polscheibe 24 beispielsweise mittels dreier Rollen 25 mm äußeren Umfangs gelagert, von denen der Übersichtlichkeit halber nur eine dargestellt ist. Die Polscheibe trägt beispielsweise in ihrem unteren Teil eineVerzahnung26, in welche ein Zahnrad 27 eingreift, das durch die Steuerwelle 28 von dem Steuerrad 29 aus gedreht wird. Unterhalb der Polscheibe ist eine Scheibe 30 angeordnet, die den Zapfen trägt, der in einem Schlitz der Polscheibe 24 läuft, wie auch aus Fig. 4 ersichtlich. Oberhalb der Polscheibe ist eine weitere Scheibe 31 angeordnet, die einen Zapfen A' trägt, der ebenfalls in einen Schlitz der Polscheibe 24 eingreift, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Die Mittelachsen der Scheiben 30 und 31 liegen senkrecht zur Bildebene um den Abstand K — der in Fig. 7 gezeichnet ist — exzentrisch zum Mittelpunkt der Polscheibe 24.

Die Mittelachse 32 der Scheibe 30 geht durch eine entsprechend der Exzentrizität K gewählte Öffnung der Polscheibe und durch die Mitte der Scheibe 31 hindurch und trägt ein Zahnrad 33, welches mit einem Zahnrad 34 von doppelter Zähnezahl im Eingriff steht, welches die Lenkachse B treibt. In sinngemäß gleicher Weise trägt die Scheibe 31 eine die Achse 32 umgreifende Hülse 35 und ein Zahnrad 36, welches mit einem Zahnrad ^y von der doppelten Zähnezahl im Eingriff steht, welches die Lenkachse A dreht. Wird nunmehr durch ein Steuerrad 29 die Polscheibe gedreht, so drehen sich die die Zapfen A₁ bzw. B₁ tragenden Scheiben um bestimmte Winkel, während die •Lenkachsen A und B jeweils um die Hälfte dieser Winkel gedreht werden. Damit ist also die Bedingung erfüllt, daß sich die Verbindungslinien von B und B₁ bzw. A und A₁ immer auf der äußeren Polaren p von Fig. 7 schneiden.

Die in Fig. 8 dargestellten Lenkzapfen A und B brauchen nicht unmittelbar die tatsächlichen Lenkzapfen der Räder zu sein. Es kann z. B. das ganze Steuergetriebe die beim Fahrzeug tatsächlich vorhandenen Verhältnisse (Abstand der Räder von den beiden Hauptmittelachsen des Fahrzeuges) in einem verkleinerten Verhältnis kopieren, und der Antrieb der tatsächlichen Lenkzapfen kann durch ein Kettengetriebe od. dgl. erfolgen, indem z. B. auf den Lenk- g₅ zapfen A und B Kettenräder 38, 39 angeordnet sind, die mittels Ketten 40, 41 die am Fahrzeug befindlichen materiellen Lenkzapfen der Räder antreiben.

Wie oben erwähnt, besteht zwischen der Achse und der Polscheibe und den Achsen der Scheiben 30, 31 senkrecht zur Bildebene eine Exzentrizität K. Wie aus der früher erläuterten Fig. 4 ersichtlich, gehen die Längsachsen der dort gezeichneten Schlitze f, g — in welchen auch bei dem Getriebe nach Fig. 8 die Zapfen A₁ bzw. S₁ laufen — durch den Mittelpunkt der Polscheibe p" (in Fig. 8 mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet), d. h. sie gehen um das Maß K der Exzentrizität an dem Mittelpunkt der Scheiben 30 und 31 vorbei, die in Fig. 4 mit den Bezugszeichen mA, mB bezeichnet sind. Macht man die Polscheibe verschiebbar, no so kann man die Exzentrizität zwischen der Polscheibe 24 und den Steuerzapf scheiben 30 und 31 beseitigen, so daß dann die Steuerschlitze für die Zapfen A₁ und B₁ auch durch den Mittelpunkt der Steuerzapfentragscheiben 30 und 31 hindurchgehen. Wird dann die Polscheibe durch das Steuerrad 29 gedreht, so legen sämtliche Räder den gleichen Steuerwinkel zurück.

Befinden sich z. B., wie aus Fig. 9 ersichtlich, sämtliche Räder 42, 43, 44, 45 des Fahrzeuges 46 in der mit voller Linie ausgezogenen Stellung, so fährt das Fahrzeug in Richtung des Pfeiles 47. Wird nunmehr —■ d. h. ohne daß eine Exzentrizität zwischen Polscheibe und Steuerzapfenscheibe vorhanden ist — das Rad der Steuerung gedreht, so stellen sich sämtliche Räder 42 bis 45 beispielsweise in Richtung des

der Schnittpunkt des Kreises k mit der durch den inneren Pol P' gehenden inneren Polaren p'.

Konzentrisch um den inneren Pol P' ist eine Polscheibe P" angeordnet, die beispielsweise achslos in den drei Rollen c, d, e gelagert und von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Steuerrad aus in beiden Richtungen drehbar ist. Diese Polscheibe trägt zwei Schlitze f, g, die auf einem durch den Mittelpunkt P' gehenden Durchmesser liegen. In diese Schlitze greifen ίο Zapfen A₁ und B₁ ein, die ihrerseits fest in je einer Kreisringscheibe niA bzw. mB gelagert sind, die konzentrisch zu dem Mittelpunkt M des Kreises k sich drehen können und achslos zwisschen drei Rollen h, i, I gelagert sind. Der Zapfen B₁ geht von dem Kreisring mB beispielsweise nach oben zu ab, der Zapfen A_x z. B. nach unten. An dem Zapfen A₁ sitzt eine Schiebestange Sa, und zwar so, daß sie mittels eines den Zapfen A₁ umgreifenden Auges nach Art einer Kolbenstange drehbar um den Zapfen A₁ ist. Mit ihrem anderen Ende tritt diese Stange Sa durch die Lenkachse A hindurch. In der gleichen Weise tritt eine in der Zeichnung nicht dargestellte, sondern nur durch ihre gestrichelt gezeichnete Mittelachse angedeutete Stange Sb durch die Lenkachse B und den mit gestrichelter Linie angedeuteten Zapfen B₁ hindurch.

Die Lenkachsen A, B entsprechen den Lenkachsen A, B von Fig. 3, die Zapfen A₁, B₁ den Schnittpunkten der um den inneren Pol P' gedrehten Kreissehne mit dem Kreis, und die Stangen Sa, Sb entsprechen den Verbindungslinien zwischen A einerseits und A₁, A₂ usw. andererseits bzw. B₁ einerseits und B₁, B₂ usw. andererseits.

Bei der gezeichneten Stellung schneiden sich die Verlängerungen von Sa und Sb auf der äußeren Polaren p im Lenkmittelpunkt L₁, der dem Lenkmittelpunkt L₁ von Fig. 3 entspricht. Wird die Polscheibe p" entgegengesetzt dem Sinne des Uhrzeigers gedreht, so wandert der Zapfen A₁ nach links und dreht dabei die Lenkachsen A in eine andere Stellung derart, daß die Verlängerung von Sa die äußere Polare/» in einem zwischen L₁ und P gelegenen neuen Lenkmittelpunkt schneidet, und gleichzeitig wird die Lenkachse B so gedreht, daß die Verlängerung von Sb die äußere Polare in dem gleichen Lenkmittelpunkt schneidet. Da zwischen den Drehmittelpunkten der Ringe niA, mB und der Polarscheibe p" eine Exzentrizität M-P' herrscht, muß die nutzbare Länge der Schlitze f, g gleich der doppelten Exzentrizität sein. Damit die Polscheibe p" um volle 360⁰ gedreht werden kann, empfiehlt es sich, den Ring mA zur Führung des Zapfens/I₁ beispielsweise oberhalb und den entsprechenden Ring mB für den Zapfen B₁ unterhalb der Polscheibe anzuordnen, die drei Ringe oder Scheiben an ihrem äußeren Umfang zu lagern und die Lenkachsen A, B von oben bzw. von unten an das Getriebe heranzuführen.

Das vorstehend beschriebene Getriebe eignet sich zur mathematisch exakten Steuerung zweier Lenkachsen über den gesamten Lenkbereich von 360⁰. Praktisch genügt in den meisten Fällen eine Steuerbarkeit von i8o°, da ein Winkel im Sinne des Uhrzeigers von mehr als i8o° genau so gut ersetzt werden kann durch eine Drehung entgegengesetzt zum Uhrzeigersinne um entsprechend weniger als i8o°. Bei einem Steuerbereich von i8ö^c ist es z. B. möglich, bei einem Fahrzeug mit Eigenantrieb mit eingeschaltetem Vorwärtsgang rückwärts zu fahren, so daß also gegebenenfalls ein Rückwärtsgang entbehrlich wird.

Weiterhin kann man bei einer Drehung der Räder um 90⁰ mit dem Fahrzeug ohne weiteres quer zu seiner Längsachse fahren, so daß also ein Fahrzeug parken kann, indem man in Vorwärtsrichtung bis in die Höhe der Parkstellung und dann senkrecht dazu fährt. Es ist also möglich, Fahrzeuge auf Flächen zu parken, die nur so groß sind wie die Fahrzeuglänge.

Die Vorteile des Steuergetriebes treten besonders dann in Erscheinung, wenn die Fahrzeugachse als volle oder als geteilte Achse in an sich bekannter Weise unterwendig ausgebildet werden kann — in Form von Drehachsen oder Drehschemeln —, weil dann in der bei den üblichen Pferdefuhrwerken bekannten Art die Radachse auch bei stehendem Fahrzeug geschwenkt werden kann, ohne daß in der Lenkung Biegungsmomente auftreten. Von dem mit Drehschemeln versehenen Pferdefahrzeug unterscheidet sich das Fahrzeug gemäß Erfindung nicht durch die Vorrichtung zur Herbeiführung der Steuerung, sondern auch dadurch, daß sämtliche Achsen entsprechend lenkbar sind und daß außerdem das Fahrzeug durch entsprechende Verschwenkung der Achsen um seinen eigenen Mittelpunkt drehbar ist.

Die in Fig. 4 dargestellten Lenkstangen Sa, Sb, welche die Lenkachsen A und B entsprechend steuern, können gemäß den Erläuterungen von Fig. 4 und Fig. 5 unmittelbar zur Drehung einer Lenkachse herangezogen werden, in dem sie beispielsweise, wie dargestellt, durch Schlitze dieser Lenkachsen hindurchtreten und diese dann steuern.

Es können aber auch diese Steuerstangen Sa, Sb benutzt werden, um auf Steuerwalzen od. dgl. Nutzen vorzuzeichnen, derart, daß bei Drehung dieser Steuerwalzen durch einen Kopierhebel die eigentlichen Lenkachsen gedreht werden. Dann dient die Vorrichtung nach Fig. 4 und 5 nicht mehr als eigentliches Steuergetriebe, welches an dem Fahrzeug sich befindet, sondern als Bearbeitungsvorrichtung für Steuerwalzen. Solche Steuerwalzen sind in Fig. 6 dargestellt. Die symbolisch angedeuteten Räder 10 und 11 sitzen mittels nicht dargestellter Führungsgabeln an den Lenkachsen A_ und B, und die Lenkachsen tragen undrehbar mit ihnen verbundene Tasterhebel 12, 13. Die Köpfe dieser Tasterhebel, die z. B. zwecks Reibungsverminderung mit Rollen ausgerüstet sein können, laufen in Nuten 14,15 zweier Steuerwalzen 16, 17. Die Nuten auf diesen Steuerwalzen sind mit einer Vor richtung entsprechend Fig. 4 und 5 hergestellt. Werden die Steuerwalzen 16, 17 von der Steuerwelle her durch Vermittlung der Kettenräder 19 sowie 20 und 21 und mittels der Kette 22 in Umdrehung versetzt, so schwenken die an den Lenkachsen A bzw. B sitzenden Tasterhebel 12 bzw. 13 um Beträge, welche der Drehung der Steuer welle 18 — und damit der Drehung der Steuerwalzen 16, 17 — sowie der Gestaltung der in den Steuerwalzen eingearbeiteten Nuten entsprechen. Die Gestalt der Nuten 14 und 15 ist— abgesehen von ihrer grundsätzlich spiegelbildlichen

Pfeiles 48 oder 49 ein, d. h. das Fahrzeug kann unter jedem beliebigen Winkel seine bisherige Fahrtrichtung ändern, ohne daß es eine Kurve zu fahren braucht. Es kann z. B. ohne weiteres unter 90⁰ zu seiner eigenen Längsachse seitwärts fahren. Besitzt das Fahrzeug Eigenantrieb, so kann es bei Wenden der Räder um i8o° mit eingeschaltetem Vorwärtsgang auch nach rückwärts in Richtung des Pfeiles 50 fahren.

Bei den vorstehenden Erläuterungen sind bisher nur zwei Lenkzapfen A und B berücksichtigt worden, z. B. die beiden vorderen Lenkzapfen eines vierrädrigen Fahrzeuges. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Winkelabweichungen derjenigen Räder, die den in den Lenkzapfen A und B gelagerten Rädern entsprechen, gleich groß oder entgegengesetzt gerichtet. Wird das im Lenkzapfen A angeordnete Rad um einen Winkelbetrag von -f-a gedreht, so muß das im Lenkzapfen P gelagerte Rad gleichzeitig um den Betrag — α gedreht werden, das im Lenkzapfen K gelagerte Rad dagegen um den Betrag —· ß. Die Ableitung dieser Steuerbewegungen beispielsweise der hinteren Räder läßt sich von dem gleichen Steuergetriebe her leicht erreichen: es brauchen nur die miteinander korrespondierenden Lenkachsen unter Einschaltung eines Umkehrgetriebes miteinander gekuppelt zu werden. Als solche Umkehrgetriebe können die bekannten Umkehr-Zahnradgetriebe, Differentialantriebe oder geschränkte Riemen- oder Kettenantriebe verwendet werden.
Auch Fahrzeuge mit mehr als vier gelenkten Achsen können nach den vorstehenden Ausführungen leicht so lenkbar gemacht werden, daß die Verlängerung sämtlicher Radachsen sich bei jedem beliebigen Lenkwinkel in einem gemeinsamen Lenkmittelpunkt schneidet. Handelt es sich beispielsweise um Fahrzeuge mit acht Lenkachsen, so können zwei Steuergetriebe Verwendung finden, von denen jedes in der vorgeschriebenen Art und Weise vier Achsen lenkt. Diese beiden Steuergetriebe können ihrerseits von einem einzigen Steuerrad oder von einer einzigen sonstigen Steuervorrichtung angetrieben werden, und zwar sinngemäß in der gleichen Weise, wie an Hand der Fig. 6 erläutert. Jedem der Steuergetriebe sind dann die miteinander korrespondierenden Achsen zugeordnet, wie in Fig. 10 angedeutet. Unter «korrespondierenden Lenkachsen« sind diejenigen Lenkachsen zu verstehen, die die gleichen Abstände 4_: r bzw. + s von der äußeren Polaren p haben, d. h. also diejenigen Achsen, die von derjenigen Linie, die der geometrische Ort aller gemeinsamen Lenkmittelpunkte ist, die gleichen Abstände nach der einen oder anderen Richtung besitzen. An jeder durch eine solche Lenkachse gehende Radachse können ihrerseits wieder mehrere, z. B. zwei oder vier Räder sitzen, so daß sich ohne weiteres Fahrzeuge mit sechzehn oder zweiunddreißig Rädern unter Innehaltung der oben geschilderten Bedingungen lenken lassen.

Die »korrespondierenden Lenkachsen« sind bei der Anordnung nach Fig. 10 die Achsen 51, 52, 53, 54 einerseits sowie die Achsen 55, 56, 57, 58 andererseits.

Diese .»Lenkachsen« 51 bis 58 entsprechen den in den früheren Figuren mit den Buchstaben A und B bezeichneten Lenkachsen und sind nicht etwa zu verwechseln mit den eigentlichen Radachsen, die ihrerseits normalerweise wieder senkrecht zu den Achsen 51 bis 58 liegen.

Um die vorstehend beschriebenen Vorteile des Steuergetriebes, nämlich Drehung der Räder um 360⁰, gemäß Erfindung voll zur Geltung kommen zu lassen, werden die Radachsen unterwendig ausgebildet, so daß sie um beliebige Winkelbeträge geschwenkt werden können. Eine solche Ausbildung ist in schaubildlicher Darstellung in Fig. 11 gezeichnet. Die einzelnen Lenkachsen 51 bis 58 sind an Auslegern 59 gehalten. Diese Ausleger sind schwenkbar an mittleren Tragstücken 60 befestigt, die ihrerseits durch Stangen 61 und 62 miteinander verbunden sein können. Die Längsverbindung der beiden achträdrigen Fahrgestellsätze ist der Übersichtlichkeit wegen weggelassen. Sie kann durch Rohre, Träger od. dgl. nach einer der bekannten Weisen erfolgen. Auf der Oberfläche der mittleren Tragstücke 60 kann der Wagenkasten oder der sonstige Aufbau befestigt werden. Die die Lenkachsen 51 bis 58 tragenden Arme können durch starre oder elastische — in Fig. 11 nicht dargestellte — Verbindungen an die mittleren Tragstücke 60 angehängt werden, wie in Fig. 12 in Seitenansicht für einen Lenkradsatz dargestellt. Diese Darstellung zeigt einen auf dem mittleren Tragstück 60 angeordneten Zylinder 63, der mit Preßluft, Preßöl od. dgl. gefüllt ist und in dem ein mit gestrichelter Linie angedeuteter Kolben 64 läuft, der mittels einer zug- oder druckfesten Stange 65 die Hülse der Lenkachse 52 bzw. den Auslegerarm 59 abstützt. Auf diese Weise ist jede der Radachsen 66, 67 einzeln für sich gefedert. An Stelle der geschilderten Kolbenfederung kann auch eine Federung durch Schrauben oder andere Federorgane oder durch mit Druckluft gefüllte Membrangehäuse erfolgen. Das Tragstück 60, die Hülse 68 der Lenkachse 52 sowie die beiden Verbindungsstücke 59 und 65 bilden ein Gelenkparallelogramm oder ein Gelenktrapez, so daß es bei der geschilderten Anordnung außerdem noch möglich ist, das Tragstück 60 durch Anspannen oder Nachlassen der Federvorrichtung gegenüber den Rädern der Höhe nach einzustellen und dadurch sowohl größere Bodenfreiheit zu erhalten, als auch umgekehrt — falls erwünscht — die Tragstücke 60 bis auf die Fahrbahn abzusenken, was beim Be- oder Entladen wegen der geringen Ladehöhe vorteilhaft ist. Um auch bei Änderungen der Höhenlage der Tragstücke 60 eine senkrechte Stellung der Lenkachse 52 zu ermöglichen, kann in die Verbindung zwischen dem Ausleger 59 und der Führungshülse 68 für die Lenkachse noch ein Gelenk eingeschaltet werden.

Fig. 13 zeigt beispielsweise in schematischer An-Ordnung die Zylinderverbindungs-Antriebselemente. Von dem Steuerrad 29 aus wird mittels eines Seilzuges 69 die durch ein Zylinderstück angedeutete Polscheibe 70 des Steuergetriebes für die vier korrespondierenden Lenkachsen 51, 52, 53, 54 gedreht. Von den Lenkachsen sind nur Zylinderabschnitte dargestellt. Aus dem Steuergetriebe 70 tritt nach oben zu ein Wellenstück, welches einen Zylinder 71 dreht. Dieser Zylinder 71 entspricht dem Kettenrad 38 von Fig. 8.

Von diesem Zylinder 71 wird durch einen Seilzug 72 die Lenkachse 52 gedreht. Zur Herbeiführung der

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spiegelbildlichen Drehung der Lenkachse 53 ist ein beschränkter Seilzug 73 von dem Zylinder 71 zu einem Hilfszylinder 74 geführt, der den Zylinder 74 um die gleichen Winkelbeträge, aber in entgegengesetzter Richtung verschwenken läßt, wie der Zylinder 71 angetrieben wird. Von dem Zylinder 74 wird dann durch einen Seilzug 75 die Lenkachse 53 gelenkt.

Nach unten zu tritt aus dem Steuergetriebe 70 ein Zylinder 75 heraus, der dem Kettenrad 39 von Fig. 8 entspricht. In sinngemäß gleicher Weise, wie für den Zylinder 71 und den Antrieb der Lenkachsen 52, 53 beschrieben, wird von dem Zylinder 76 aus durch einen Seilzug 77 die Lenkachse 51 angetrieben, während durch einen beschränkten Seilzug 78 ein Hilfszylinder 7g angetrieben wird, der mittels eines Seilzuges 80, die Lenkachse 54 steuert.

Auf der gleichen Achse wie das Steuergetriebe 70 für die korrespondierenden Lenkachsen 51 bis 54 sitzt ein zweites Steuergetriebe 81 für die korrespondierenden Lenkachsen 55, 56, 57, 58 und die Steuerung dieser Lenkachsen findet von dem Steuergetriebe 81 aus in der gleichen Weise statt wie die Steuerung der Lenkachsen 51 bis 54. Bei dem zweiten Steuergetriebe 81 sind die Steuerzuleitungen zu den Lenkachsen lediglich durch gestrichelte Linien dargestellt. Um bei Führung der Seilzüge die etwa notwendig werdenden Umleitrollen zu vermeiden, können die Seilzüge durch die bekannten Kabelzüge ersetzt werden, und zwar zweckmäßig so, daß zwecks Vermeidung von totem Gang zwischen angetriebener Welle und antreibender Welle zwei Kabelzugtrums eingeschaltet sind, von denen bei Einleitung einer Steuerbewegung jeweils das eine verkürzt und das andere verlängert wird. Um Drehungen bis zu 360⁰ zu ermöglichen, können die Kabelzugtrums jeweils einmal um die angetriebene bzw. antreibende Welle oder Scheibe herumgeführt sein.

Die Heb- und Senkbarkeit des Fahrzeuges ist durch die Eigenart der Lenkung insofern mitbedingt bzw. steht mit dieser deshalb in Zusammenhang, weil der Einschlag der Lenkräder um 90° ■— wenn also das Fahrzeug senkrecht zu seiner Längsachse sich bewegt — die Bodenfreiheit dann Bauchfreiheit wird und infolgedessen eine Veränderung dieser Größe unter Umständen notwendig oder erwünscht wird.

Claims (20)

1. Patentansprüche:

   i. Fahrzeug mit an Lenkachsen, Drehschemeln oder Drehachsen aufgehängten Rädern oder Radsätzen, die sämtlich lenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Radachsen durch ein Steuergetriebe derart über den gesamten Drehbereich von 360⁰ gesteuert sind, daß sämtliche Achsverlängerungen sich ständig in einem gemeinsamen Lenkmittelpunkt schneiden und das Steuergetriebe auf einen durch die besondere Radstellung jeweils gegebenen dimensionslosen Lenkkoeffizienten gemäß der Formel

   ctg β = ctg α +L einstellbar ist, worin bedeuten α und β die Ein-

   schlagwinkel zweier korrespondierender Fahrzeugräder, L = ~ den Lenkkoeffizienten, α den Abstand

   der beiden gelenkten Räder voneinander und b den Abstand des geometrischen Ortes der Lenkmittelpunkte von der Verbindungslinie der Lenkachse.
2. 2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkachsen zweier korrespondierender Räder oder Radsätze die beiden Kreisschnittpunkte (A, B) der inneren Polaren (p') eines Kreises (A) sind, dessen äußere Polare (p) durch den geometrischen Ort der Lenkmittelpunkte (1 bis ία) aus dem gewollten Lenkbereich bestimmt ist, wobei die Richtung der in den Kreisschnittpunkten der inneren Polare gelagerten Radachsen (A, B) durch zwei weitere Kreisschnittpunkte (^i₁, B₁ bis A_n, B_n) gegeben ist, deren mit dem Steuerrad (St) gekoppelte Verbindungslinie ständig durch den inneren Pol (p') geht.
3. 3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine um den inneren Pol (p') eines Kreises (k) drehbare Polscheibe (p") mit Schlitzen (f, g) zur Führung von Zapfen (A₁ und B₁), die ihrerseits um den Mittelpunkt (m) des Kreises (k) umlaufen und Schieberstangen (Sa, Sb) steuern, die durch die Lenkachsen (A, B) hindurchtreten und diese bei Drehung der Polscheibe (p") so steuern, daß ihre eigenen Verlängerungen sich stets auf den äußeren Polaren (p) schneiden.
4. 4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polscheiben (p") und die Führungsscheiben (niA, niB) für die Steuerzapfen (A₁, B₁) an ihrem Umfange achslos aufgehängt sind.
5. 5. Fahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsscheiben (mA, mB) für die Steuerzapfen (A₁ bzw. B₁) beiderseits der Polscheiben (p") getrennt angeordnet sind und die Steuerzapfen von zwei verschiedenen Seiten her in die Schlitze (f, g) der Polscheibe eintauchen.
6. 6. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergetriebe zur Herstellung von Steuerleitflächen (14,15) dient, welche auf Steuerkörpern (16, 17) angeordnet sind und bei ihrer Drehung die an den Lenkachsen (A, B) befestigten Taster- und Kopierhebel (12, 13) verschwenken.
7. 7. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitflächen (14, 15) auf Umdrehungskörpern angeordnet sind, die durch Rotation innerhalb einer Kreislinie um eine Längsachse gebildet sind, so daß die Tasthebel um Beträge von 180° schwenkbar sind.
8. 8. Fahrzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitflächen auf Kurven oder Exzenterscheiben angeordnet sind, so daß die Tasthebel der Lenkachsen um 360⁰ schwenkbar sind.
9. 9. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Führungsscheiben (30, 31) und die von diesen angetriebenen

   Lenkachsen (A, B) eine Untersetzung im Verhältnis ι: 2 eingeschaltet ist.
10. 10. Fahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Steuerwelle (28) zum Antrieb der Polscheiben (24,26) bzw. zum Antrieb mehrerer Polscheiben von gleichachsig angeordneten Steuergetrieben zur Lenkung mehrerer korrespondierender Lenkachsen oder Radsätze.
11. 11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Polscheibe (p") und die beiden koaxial zueinander angeordneten Führungsringe (niA, mB), von denen aus die Drehung der Lenkachsen (A, B) abgeleitet wird, gegeneinander verschiebbar sind, so daß die Ex-. zentrizität (K) zwischen den Mittelpunkten beider Scheibensysteme zum Zweck der parallelen Lenkung sämtlicher Räder unter gleichem Einschlagwinkel zum Verschwinden gebracht werden.kann.
12. 12. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die materiellen Lenkachsen der Räder aus dem Steuergetriebe heraus verlegt und von diesem aus mittels an sich bekannter Übertragungsmittel ferngesteuert sind.
13. 13. Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Lenkachsen (51 bis 58) durch Bowdenzüge (72, 75, JJ, 80) erfolgt, welche die Lenkachsen in zwei verschiedenen Drehrichtungen umgreifen, so daß bei Ausführung der Lenkbewegung der eine Bowdenzug verlängert und der andere entsprechend gekürzt wird.
14. 14. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelbildliche Drehung der in bezug auf den Fahrzeugmittelpunkt zu den durch das Getriebe gesteuerten Rädern oder Radsätzen symmetrisch angeordneten Räder oder Radsätze durch das erstgenannte Steuergetriebe unter Einschaltung von Bewegungsumkehrvorrichtungen erfolgt.
15. 15. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder sämtlich unterwendig angeordnet und die Lenkachsen (51 bis 58) an Kragstücken (59) angeordnet sind, die von Tragstücken (60) abgehen, die ihrerseits das Fahrgestell tragen.
16. 16. Fahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kragstücke (59) gelenkig an die Tragstücke (60) und an die Führungshülsen (68) für die Lenkachsen (51 bis 58) angeschlossen und zusätzliche Stützstangen (65) zwischen Tragstück (60) und Führungshülse (68) für die Lenkachsen eingesetzt sind, so daß Tragstück (60), Kragarm (59), Führungshülse (68) und Stützstangen (65) ein Gelenkparallelogramm bilden.
17. 17. Fahrzeug nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge der Stützstangen (65) zwischen Tragstück (60) und Führungshülse (68) veränderbar ist.
18. 18. Fahrzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstangen (65) sich gegen nachgiebige Widerlager (64) am Tragstück (60) abstützen.
19. 19. Fahrzeug nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen Widerlager (64) aus in einem Zylinder (63) geführten Kolben (64) bestehen, die durch ein gasförmiges oder flüssiges Mittel unter Druck setzbar sind.
20. 20. Fahrzeug nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlager (64) für die Stützstangen (65) durch Federn abgestützt sind.

    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Britische Patentschrift Nr. 9410/1905;
    Dr.-Ing. Culemeyer, »Die Straßenroller«, 1939,

    S. 84/85;
    Automobiltechnisches Handbuch von Richard

    Bussien, 1945, S. 649.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

    © 709 561/52 6.