DER0000800MA - Fahrzeug mit selbsttragendem Wagenkasten - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, durch letzte Ausnutzung des natürlichen hohen Steifheits- und Festigkeitsgrades allseitig gewölbter Bauteile und damit durch Fortfall gewichtbringender Versteifungen eine Fahrzeugform zu finden, durch die einerseits der Luft- und Rollwiderstand auf das theoretisch geringstmögliche Maß herabgesetzt und andererseits eine billige Herstellung mit durchaus gängigem Maschinenpark erreicht werden soll.

Für den Automobilbauer sind in den meisten Fällen drei von den fünf maßgeblichen Bestimmungsgrößen für die Leistung eines Kraftfahrzeuges mehr oder weniger fest umrissen und von vornherein gegeben. Diese drei Größen sind der Reibungswiderstand von der Kurbelwelle bis zur Antriebsachse, der Beschleunigungswiderstand derselben Uebertragungsteile und der der gesamten Fahrzeugmasse zuzüglich des vom fertigen Fahrzeug geforderten und in einem bestimmten Verhältnis zum Beschleunigungswiderstand stehenden

Steigungswiderstandes des fertigen Fahrzeugs. Für die Leistung des Fahrzeugs ausschlaggebend sind die Größen Luftwiderstand und Gewicht des Wagens. Wegen ihres hohen Anteils an den Gesamtwiderständen, die der Motor zum Fortbewegen überwinden muß, bringt deshalb jedes Bestreben, diese beiden Werte so günstig wie möglich zu gestalten, die größten Vorteile für die Rentabilität und den Nutzungswert eines Fahrzeugs.

Der Luftwiderstand des Fahrzeugs wird durch die größte Querschnittsfläche und den Luftwiderstandsbeiwert, der mit der Geschwindigkeit in funktionellem Zusammenhang steht, bestimmt. Die Querschnittsfläche wird, wenn man von der bisher üblichen Form des Nebeneinandersitzens von zwei oder mehr Fahrgästen nicht abgehen will, durch die Körpergröße zusätzlich der gewünschten Bequemlichkeit bestimmt, während der Luftwiderstandsbeiwert allein eine Frage der Formgebung und der Möglichkeit der rentablen und praktischen Herstellung der gewählten Form ist. Alle bisherigen Versuche, die Vollstromlinie im Gebrauchsfahrzeugbau einzuführen, scheiterten in erster Linie an der Kostspieligkeit ihrer Herstellung und vor allem daran, weil es nicht gelang, sich von den bisher üblichen Fahrgestellkonstruktionen bahnbrechend zu lösen, um eine der neuen Form wirklich entsprechende Gestaltung des Chassis zu finden.

Die weiter unten beschriebene Bauweise geht den Weg der Vollstromlinie bis zur letzten Konsequenz, indem sie als einzige Durchbrüche durch das Fahrzeug nur die vier Oeffnungen für den Durchtritt der Räder, Kühlluftein- und -austritt und das Auspuffrohr freiläßt. Die Unterseite ist wie alle anderen Flächen des Fahrzeugs vollkommen glatt und ohne jegliche Zerklüftung. Um diese Idealform zur weitesten Herabsetzung des Luftwiderstandes auch praktisch zur Anwendung bringen zu können, war es notwendig, sie in allen Teilen so zu gestalten und vor allem so aufzuteilen, daß sie auf billigstem Wege hergestellt werden kann. Dieser Versuch muß als geglückt bezeichnet werden. Aus den so geschaffenen Gegebenheiten wie ideale Vollstromlinie und billigste Herstellung stellte sich die vor allem noch zu erhebende Forderung auf leichtes Gewicht von selbst ein.

Wie erwähnt, ist der fünfte Wert zur Erhöhung der Rentabilität eines Fahrzeugs die Verringerung seines Rollwiderstandes und damit die weitestmögliche Herabsetzung seines Gewichts bis zur Grenze seiner Stabilität. Obwohl dieser Wert nicht wie der Luftwiderstand im Quadrat der Geschwindigkeit wächst, muß seiner Herabsetzung dennoch größte Bedeutung beigemessen werden. Diese Verminderung des Gewichts wird durch die gewölbte Form des gesamten Fahrzeugkörpers und die damit erreichte hohe natürliche Eigensteifigkeit am ehesten herbeigeführt.

Wie die Zeichnung zeigt, wurde die Lösung, eine Vollstromlinie billig und auf einfachste Art herzustellen, dadurch gefunden, daß der selbsttragend Stromliniekörper horizon- tal oder mehr oder weniger horizontal in eine untere und obere allseits gewölbte sogenannte Mulde oder Wanne geteilt wurde (Abb. I). Die untere Wanne 2, die gleichzeitig das untere Verkleidungsblech darstellt und die in ihrem Inneren angebrachten bis in die Höhe der Trennkante geführten vier Kotflügelfüße umschließt, recht in ihrer Höhe mit ihrer Trennkante so weit an die obere Wanne 1 heran, daß diese Trennkante an allen Punkten ihres Umfanges zugleich die größten Abmessungen des ganzen Fahrzeugs in seiner horizontalen oder mehr oder weniger horizontalen Ebene darstellt, d.h., daß die Umrißlinie einer senkrechten Projektion des ganzen Fahrzeugs von oben auf seine Standfläche sich mit der Trennkante der einander berührenden oberen und unteren Wanne in allen Punkten deckt. Die obere Wanne, deren Trennkante naturgemäß nach unten zur unteren Wanne hin zeigt, wird im montierten Zustand auf der unteren Wanne auf irgendeine übliche Art möglichst jederzeit lösbar, befestigt. Die beiden Trennkanten, sowohl die der unteren als auch die der oberen Wanne, sind so verstärkt, daß sie der an sich hohen Steifigkeit der allseits gewölbten Wannen oder Mulden ein Ausweichen oder Deformieren nicht gestatten. Dabei kann z.B. die Verstärkung der Trennkante der unteren Wanne so ausgebildet werden, daß sie als holmenähnliche Tragkonstruktion ganz oder teilweise Rahmenaufgaben übernimmt. Die Wannen können je nach vorhandenem Maschinenpark von Hand durch zusammengeschweißte Bleche in mehreren Arbeitsgängen oder auch jede einzeln aus je einem Großblech pro Wanner durch Pressen billig hergestellt werden. Für die Fabrikation mit Pressen ist wesentlich, daß der Körper so gestaltet wurde, daß an allen Stellen der das ganze Fahrzeug umfassenden Linie der Trennfuge nach oben und unten nur unendlich kurze senkrechte Flächen bestehen. Das bedeutet, daß das Profil des quergeschnittenen Fahrzeugs in der Gegend der Trennfuge - also auf der rechten und linken Fahrzeugseite - Kreisbogenform aufweist. Es ergibt sich so von selbst, daß die Kreisbogenmitten dieser von der Trennfuge nach oben und unten fortlaufenden Kreisbögen aller unendlich vielen Querschnittsebenen auf der gleichen diesen Ebenen zugehörigen horizontalen Linie liegen, wie die Trennfugen selbst. Dadurch ist die Gewähr gegeben, daß sich die gepreßten Wannenteile leicht aus der Matrize lösen lassen, weil schon jedes kleinste Bogenteilchen von der Trennkante nach oben oder unten hin sich von der in dieser Querschnittsebene vorhandenen größten Fahrzeugbreite nach der Mitte des Fahrzeugs hin fortbewegt und also so die gewünschte Preßneigung abgibt, wie sie etwa bei Gußkörpern zum Ausheben der Form notwendig ist. Um das Grundprinzip der Erfindung auch beim Vorliegen anderer Herstellungsweisen einhalten zu können, kann von dieser Neigung der Seitenwände in der Gegen der Trennkante bei oberer und unterer Wanne nach Belieben abgewichen werden. Die übrige Gestalt des Wagens, vor allen Dingen der oberen Wanne, soll sich möglichst in allen Teilen den Erfordernissen eines niedrigen c(sub)w-Wertes anpassen, kann aber mit Rücksicht auf den Publikumsgeschmack sich in einem Kompromiß zwischen Voll- stromlinie und bisher üblicher Form bewegen und demnach evtl. vorerst noch aus mehreren Bauteilen bestehen. Wesentlich ist und bleibt bei der Erfindung die Einfachheit der Herstellung und das Niedrighalten des Gewichts durch die Ausnutzung der Steifigkeit allseits gewölbter bleche oder anderer Materialien und dadurch Wegfall schwerer Verstärkungselemente. Zur Vermeidung von Verwindungen der unteren Wanne, die wie erwähnt gleichzeitig als Chassis dient, können leichte Profile in irgend einer den auftretenden Kräften entsprechender Form eingebaut werden. Entgegen allen anderen Konstruktionen besteht demnach das sogenannte Chassis aus nur einem Bruchteil derjenigen Zusammenbauteile der bisher und allgemein üblichen Konstruktionen. Dasselbe gilt für das Oberteil, dessen Gestalt keinerlei nennenswerte plötzliche Rundungen, Mulden, Ecken oder ähnliche zerklüftete Formen aufzuweisen braucht und somit wegen seiner glatten Gestalt außer den Türen keine wesentlichen weiteren Einzelbauteile enthalten muß, die durch Einzelanfertigung die Herstellung wesentlich verteuern würden.

Neben den erwähnten großen Vorzügen dieser Konstruktion, wie Herabsetzung des Luftwiderstandes, des Gewichts und billiger Herstellung gestattet die Erfindung, daß nicht wie bisher bei Instandsetzungen an Automobilen die Monteure, Sattler oder Elektriker und dergleichen in dem Wagen herumkriechen müssen, sondern daß evtl. durch Lösen der Verbindungen zwischen oberer und unterer Wanne die obere Wanne durch zwei Mann einschließlich der Türen, Fenster, Scheinwerfer usw. abgehoben und die niedrigere untere Wanne mit all ihren Einbauteilen wie auf einem Tablett von allen Seiten für jegliche Arbeit zugänglich ist und das Oberteil nach Vollendung mit wenigen Handgriffen auf dem Chassis wieder befestigt werden kann.

Die Grundzüge dieser Konstruktion können im gesamten Fahrzeugbau einschließlich dem Schienenfahrzeugbau Anwendung finden.

Ein weiterer Vorzug dieser Bauweise ist die schmutzdichte Unterbringung sämtlicher Übertragungsorgane. Motor und Getriebe, die Federelemente und das Lenkgetriebe sind gleichfalls staubgeschützt eingebaut. Diese Aggregate sind neben der Möglichkeit, das ganze Wagenoberteil abzunehmen, auch durch je eine vordere und hintere Haube oder Deckel jederzeit zugänglich zu machen.

Einzelne Ausführungsformen dieser beschriebenen selbsttragenden Fahrzeug-Bauweise können eine Aenderung der bisher üblichen festen oder beweglichen Anordnungen verschiedener Bau- und Einbauteile mit sich bringen. So kann es z.B. erforderlich werden, den Fahrer des Wagens weiter nach vorn zu setzen als es bisher üblich war, weil bei etwaiger Anwendung der Vollstromform der bezüglich seiner Höhe größte Querschnitt zwischen dem vorderen Drittel und der Mitte der Gesamtlänge des Fahrzeugkörpers liegt und zur Erreichung einer möglichst kleinen "Größtquerschnittsfläche" der Fahrer in der Gegend dieser höchsten Stelle des Wagens sitzen muß. Die Erfüllung dieser Forderung kann dazu führen, daß der Fahrer des Wagens beim Einnehmen oder Verlassen seines Platzes durch die in der Nähe dieses Größtquerschnittes befindlichen vorderen Kotflügel bzw. Radverkleidungen behindert wird. Aus diesem Grunde wird die Schaffung einer billigen, leicht herstellbaren, in der Konstruktion einfachen aber dennoch sehr wirksamen Verstellbarkeit der Sitze notwendig. Abb. II zeigt die Seitenansicht dieser Verstellmöglichkeit. Der Sitz 3 einschließlich Lehne oder auch der Sitz allein trägt an seinem rechten und linken Ende eine auf irgend eine bekannte Art gelagerte Rolle 5, deren fester Platz nach vorn oder hinten so gewählt wird, daß bei Belastung des Sitzes durch das Körpergewicht oder die Körpergewichte und bei normaler Sitzhaltung die durch den dann vorhandenen Schwerpunkt gedachte senkrechte Ebene soweit hinter den rechts und links an den Enden des Einzelsitzes oder der Sitzbank angebrachten Rollen vorbeiführt, daß nur eine wesentliche und erhebliche Veränderung der Sitzhaltung, wie sie nur durch den eigenen Willen des oder der Sitzenden eintreten kann, die senkrechte Schwerpunktebene vor die Rollen verlegen kann. Jede Rolle läuft in einer im Fahrzeug angebrachten U-förmig gebogenen Schiene 4, deren offene Seite naturgemäß nach der Rolle oder dem Sitz hin zeigt. An der hinteren Sitzkante, etwa in Höhe der Lehne, sind ebenfalls links und recht in Fluchtlinie mit den vor ihnen befindlichen Rollen Anschlagstücke angebracht. Diese An- schlagstücke reichen genau so wie die Rollen in die U-Schiene hinein. Sie tragen an ihrer Ober- und Unterseite Beläge 8 und 9, die aus einem gut hemmenden Material mit hohem Reibungswert bestehen. Wesentlich für das sichere Arbeiten dieser Sitzverstelleinrichtungen ist, daß das Maß zwischen der Anlegefläche des oberen Belags und der Anlegefläche des unteren Belags nur um soviel geringer als die lichte Weite der U-Schiene oder eine anderen Gleitbahn ist, als zur leichten vom Bedienenden selbst gewollten Bewegungsmöglichkeit des Sitzes oder der Sitzbank durch Gewichts- bzw. Schwerpunktverlagerung notwendig ist. Wird der zum jeweiligen Anlegen der Beläge nach oben oder unten notwendige freie Raum zwischen Belag und Gleitbahn zu groß gewählt, so könnte ein unfreiwilliges plötzliches Verlegen des Schwerpunktes ein nicht vorhergesehenes Sitzverschieben zur Folge haben. Nur ein knapp gehaltener Spielraum gewährleistet, daß sich in einem solchen Fall der obere Belag umgehend an die obere Gleitbahn anlegt und so ein Verschieben des Sitzes verhindert. Selbstverständlich kann die Anordnung der Rollen einerseits und der mit Belägen versehenen Anschlagstücke andererseits auch umgekehrt vorgenommen werden, d.h. daß die Rollen in Fahrtrichtung gesehen hinter den Anschlagstücken sich befinden, wenn nur ihr wippenähnlicher Charakter, d.h. der Schwerpunkt bei normaler Sitzhaltung sich hinter ihnen befindet. Die geschilderte Sitzeinrichtung gestattet eine Sitzverstellung des Sitzes einschließlich Arretierung und Lösen ohne Zuhilfenahme der Hände.

Ebenso wie eine gute und einfache Verstellmöglichkeit der Sitzeinrichtung ein bequemeres Ein- und Aussteigen ermöglicht, kann das Hereinragen der Lenksäule mit Lenkrad in das Wageninnere und bis dicht an den Fahrersitz heran sehr störend wirken. Um eine möglichst geringe Querschnittsfläche des Fahrzeugs zur Verringerung des Luftwiderstandes zu erreichen, muß versucht werden, hergebrachte Bauanordnungen bisher üblicher Art günstiger zu gestalten, um ein geräumiges und mit Bequemlichkeit auszunutzendes Wageninnere zu erreichen. Hierzu soll das Wegklappen der Lenksäule einschließlich Lenkrad nach Abbildung III beitragen. Das Wegklappen der Lenksäule soll dabei am besten nur in einer Ebene möglich sein. Damit die das Lenkrad tragende Lenkspindel 14 diese Bewegung aus jeder Stellung des Lenkeinschlages mitmachen kann, muß sie an einer bestimmten Stelle ihrer Länge ein Gelenkstück 12 besitzen, das in allen auf die Spindelachse bezogenen radialen Ebenen eine Bewegung des oberen freien Endes der Spindel bis zu einem gewissen Grade zuläßt. Dieses Gelenkstück 12 kann mechanisch nach der Art von kardanischen Kreuz-Gelenken oder auf irgend eine andere allseitig bewegliche Art, etwa mit Hilfe von Gummi- oder Gewebescheiben ausgeführt werden, aber möglichst unnachgiebig gegen Verdrehbeanspruchung sein. Das die Lenkspindel 14 umhüllende Lenkrohr 15 besitzt in gleicher Höhe des Gelenkteiles der Spindel ein Scharnier oder ähnliche Vorrichtung 13, welche die Bewegung des Rohres in nur einer Ebene gestattet. Wichtig ist noch, daß die 2 Endstellungen des Rohres, sowohl die ausgeklappte als auch die Gerad- oder Fahrstellung, durch eine Arretiervorrichtung fixiert oder so verriegelt sind, daß besonders die Fahrstellung wegen der durch unfreiwilliges Wegklappen möglichen Unfallgefahr sicher und zuverlässig sein muß.

Zusammenfassend bezweckt die Erfindung einer erhebliche Verbesserung der Fahrleistung bei gleichbleibender Antriebsleistung oder eine Verringerung der Antriebsleistung bei gleichbleibender Fahrleistung mit Hilfe der Verringerung des Gewichtes durch die Ausnutzung der natürlichen Steifigkeit gewölbter Wände und durch die möglichst weitgehende Annäherung der äußeren Gestalt an die Vollstromlinie zur Verringerung des Luftwiderstandes. Beide wesentlichen Vorzüge werden auf eine möglichst vollkommene Art vereinigt und ihre bisher kostspielige Herstellung und Verwirklichung durch die geschilderte Aufteilung wesentlich verbilligt und so der Verwirklichung und allgemeinen Verbreitung nähergebracht.

Claims (10)

1 Fahrzeug mit selbsttragendem Wagenkasten, dadurch gekennzeichnet, daß der ganze Fahrzeugkörper nur aus mindestens zwei oder mehr in horizontaler oder angenähert horizontaler Ebene fest zu verbindenden oder jederzeit lösbaren Hauptteilen besteht.

2 Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere sowie der untere Haupttragkörper möglichst allseitig gewölbt sind, so daß infolge ihrer erhöhten selbsttragenden Eigenschaft bisher übliche zusätzliche schwere Versteifungselemente sich erübrigen.

3 Fahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Zusammenstoß der oberen und unteren Fahrzeugkörper die größten Abmessungen des Fahrzeugs erreicht sind, so daß bei einer senkrechten Projektion des ganzen Fahrzeugs auf seine Standfläche abzüglich irgend welcher zusätzlicher Anbauteile die Umfangslinie sich mit der umlaufenden Trennlinie deckt, d.h. daß die von dieser Trennlinie aus nach oben und unten sich erstreckenden Außenflächen eine mehr oder weniger starke Neigung in Richtung zur Fahrzeugmitte hin annehmen.

4 Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den oberen und unteren Hauptteilen gebildete geschlossene Fahrzeugkörper alle Teile des Fahrzeugs bis auf Teile der vier Räder in sich einschließt, dadurch das geringstmögliche Maß an Durchbrüchen seiner Oberfläche aufweist und so den geringstmöglichen Luftwiderstand durch Wegfall herausragender Fahrzeugelemente oder Zerklüftungen erreicht.

5 Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Hauptkörper sämtliche Fahrgestellteile wie Federelemente, Triebwerk (einschließlich Motor), Lenkung, Sitze, Batterie, Reserverad, Kraftstoffbehälter usw. in sich aufnimmt und so ob mit oder ohne in ihm eingebautem Rahmen, zugleich das Fahrgestell des Fahrzeugs darstellt, dessen hochgewölbte Seitenwände nach oben gleichzeitig eine Versteifung der Trennkante bilden können, wodurch ein Freihalten des vom Fahrgast benutzten Bodenraumes von störenden und die lichte nutzbare Höher vermindernden Rahmenelementen erreicht wird.

6 Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtform des Fahrzeugkörpers sich möglichst der Vollstromlinienform anschließt.

7 Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß einer strikten Anwendung der Vollstromlinie dadurch entsprochen wird, daß der höchste Fahrzeugpunkt vor der Fahrzeugmitte (von der Seite des Fahrzeugs her gesehen) zu liegen kommt, wobei die hinteren Sitzplätze, damit auch die hinten sitzenden Fahrgäste aufrecht sitzen können, ähnlich wie bei anderen Verkehrsmitteln, z.B. Straßenbahn, Eisenbahn, Omnibus usw., entgegengesetzt der Fahrtrichtung derart angeordnet sind, daß die Rückenlehnen der vorderen und hinteren Sitzbank benachbart liegen, so daß sich die Köpfe aller vier oder mehr Fahrgäste möglichst in der Nähe des höchsten Fahrzeugpunktes befinden.

8 Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federung des Wagens von Hand und vom Fahrersitz aus jederzeit und auch während der Fahrt so verstellbar eingerichtet ist, daß entweder auf mechanischem oder hydraulischem Wege zusätzliche federnde Elemente in ihrer Stellung und damit Vorspannung verändert werden können, wodurch der Leichtbauweise und dem entsprechend geringen Fahrzeuggewicht und seinem Verhältnis zum Gesamtgewicht Rechnung getragen wird.

9 Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitze dadurch verstellt werden können, daß sie bei Belastung durch den menschlichen Körper auf eine an ihrer Unterseite mit Rädern oder Rollen versehenen Achse wie eine Wippe so wirken, daß bei normaler Gewichtsverteilung im Sitzen während der Fahrt, d.h. bei größerem Gewicht nach hinten - also hinter der als Auflagepunkt der Wippe dienenden Achse - sich der Sitz um diese Achse um ein weniges nach vorn oben hebt bzw. nach hinten unten senkt und entweder sich mit einem haftenden Material, etwa Gummi, z.B. vorn von unten her an eine Druckleiste nach oben andrückt oder z.B. hinten von oben her an eine Druckleiste nach unten aufdrückt und so einen festen, nicht verrückbaren Sitz bei normaler Gewichtsverteilung gestattet, während bei Verlegung des Gewichts durch den Fahrgast oder Fahrer nach vorn hin durch Vornüberbeugen sich dieser oder diese haftenden Teile des um die Mitte der angebrachten Achse wippenden Sitzes von ihrer oder ihrem Leisten weg sich abheben und so jede beliebige Verstellung nach vorn oder hinten, ohne Zuhilfenahme der Hände, nur durch Gewichtsverlagerung ermöglichen.

10 Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenksäule vom Fahrersitz aus in einer Ebene um ein gewisses Stück so weggeklappt werden kann, daß das Ein- und Aussteigen erleichtert wird, und dieses Klappen der Lenksäule dadurch erreicht wird, daß die Lenkspindel an dem Knickpunkt mit einem den Beanspruchungen und dem Mindestverdrehungswinkel entsprechenden biegsamen bzw. allseitig knickbaren Zwischenstück aus einem elastischen Material oder einem mechanischen Gelenkstück versehen ist, während das die Lenkspindel umhüllende Lenkrohr an der gleichen Stelle durch ein Scharnier oder auf ähnliche Weise so beweglich gemacht ist, daß es sich nur in einer Ebene bewegen läßt und so die in ihm geführte Spindel zwingt, diese Bewegung mitzumachen, gleichzeitig in welchem Lenkeinschlag sich diese Spindel gerade befindet, und daß dieses Scharnier oder jedes andere dafür infrage kommende Gelenk möglicherweise zwei Schnappstellungen enthält, welche die Lenksäule einmal in ihrer normalen Lage während des Fahrens auf alle Fälle sicher oder in der abgerückten Stellung zur Erleichterung des Aussteigens festhält.