FI125664B - Ajoneuvon pyörien ripustusjärjestely - Google Patents

Description

AJONEUVON PYÖRIEN RIPUSTUSJÄRJESTELY

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty ajoneuvon pyörien ripustusjärjestely.

Keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu erityisen hyvin maastossa liikkumaan tarkoitettuihin ajoneuvoihin. Tällaisissa ajoneuvoissa, kuten esimerkiksi erilaisissa työ- ja metsäkoneissa, pyörien ja renkaiden ominaisuudet sekä pyörien ripustus-ratkaisut ovat tärkeitä, sillä ne vaikuttavat olennaisesti siihen miten ajoneuvo kulkee mahdollisesti vaikeakulkuisessa maastossa. Renkaiden ja alustan välisen pidon on oltava hyvä, etteivät pyörät huonossa maastossa luista. Lisäksi pyörien ja renkaiden pitää myös soveltua epätasaisella alustalla liikkumiseen ja erilaisten esteiden ylittämiseen, jolloin pyörien ripustuksella on ratkaiseva merkitys. Suurin ongelma maasto-ajossa on tunnetusti pyörien luistaminen sekä erilaisten esteiden ylittäminen, mikä vaikeuttaa maastossa liikkumista merkittävästi. Ongelmana on myös tunnetun tekniikan mukaiset rengasrakenteet, joissa renkaissa täytyy käyttää jäykkää runkoa, jotta kuormankannon ja esteen aiheuttamalle voimalle saadaan aikaiseksi riittävä vastavoima. Tämä vastavoima syntyy lähes kokonaan renkaan ilmanpaineen noususta ja ilmanpaine suuntautuu koko renkaan sisäosan alueelle. Jotta renkaan pinnan muodonmuutos pysyy kohtuudessa täytyy käyttää jäykkää rakennetta ja korkeaa ilmanpainetta, jotka ominaisuudet taas jäykistävät kosketuspinnan sopeutumiskykyä. Renkaassa on siis vain kaksi kantavaa rakennetta, eli renkaan sivut.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat sekä saada aikaan ajoneuvon pyörien ripustusjärjestely, jonka avulla muun muassa erilaisten maastoajoneuvojen liikkuminen vaikeakulkuisissa maastoissa helpottuu. Keksinnön mukaiselle ripustusjärjestelylle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön muille sovellusmuodoille on tunnusomaista se, mitä on esitetty muissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön mukaisen ratkaisun etuna on se, että se parantaa renkaiden pitoa ja esteiden ylittämiskykyä muun muassa vaikeissa maastoissa käytettävissä ajoneuvoissa, kuten esimerkiksi erilaisissa työ- ja metsäkoneissa. Tästä seuraa se etu, että maastoajoneuvoilla liikkuminen vaikeissa maastoissa helpottuu ja niillä päästään liikkumaan entistä vaikeimpiin paikkoihin. Etuna on myös se, että voidaan käyttää erittäin kevyitä ja matalaprofiilisia renkaita, joissa renkaan sivut-taisjäykkyys on erittäin suuri. Tällöin yhden kosketuspisteen aiheuttama voima ei juuri nosta sisäistä painetta. Samalla kosketuskohdan joustokyky säilyy, eli se pystyy parempaan tartuntaan.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin sovellutusesimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää vinosti sivulta ja päältä katsottuna yhtä keksinnön mukaista ajoneuvon pyörän ripustus järjestelyä, jossa toinen pyörä on havainnollisuuden vuoksi poistettu, kuvio 2 esittää vinosti sivulta ja päältä katsottuna yhtä keksinnön mukaista ajoneuvon pyörän ripustus järjestelyä, jossa yhden akseliston kummatkin pyörät ovat paikallaan, kuvio 3 esittää takaa katsottuna yhtä keksinnön mukaista ajoneuvon pyörän ripustusjärjestelyä, jossa yhden akseliston kummatkin pyörät on esitetty halkileikat-tuna, kuvio 4 esittää päältä katsottuna yhtä keksinnön mukaista ajoneuvon pyörän ripustusjärjestelyä, jossa yhden akseliston yksi pyörä on esitetty leikattuna, kuvio 5 esittää vinosti sivulta ja päältä katsottuna yhtä keksinnön mukaista ajoneuvon pyörän ripustus järjestelyä, jossa yhden akseliston yksi pyörä ja osa ak-selistoa on esitetty leikattuna, kuvio 6 esittää päältä katsottuna yhtä keksinnön mukaista ajoneuvon pyörän ripustusjärjestelyä, jossa akseliston yksi pyörä on esimerkiksi esteen takia kääntyneenä kulkusuunnassaan ulospäin, kuvio 7 esittää edestä katsottuna yhtä keksinnön mukaista ajoneuvon pyörän ripustusjärjestelyä, jossa yhden akseliston kummatkin pyörät on esitetty halkileikat-tuna, ja jossa pyörät ovat kallistuneet maaston muotojen mukaan sivulle, kuvio 8 esittää sivusta katsottuna ja kaaviollisesti sekä yksinkertaistettuna keksinnön mukaisen ajoneuvon pyörän ripustusjärjestelyn periaatetta, kuvio 9 esittää vinosti takaa katsottuna ja kaaviollisesti sekä yksinkertaistettuna keksinnön mukaisen ajoneuvon pyörän ripustusjärjestelyn periaatetta erilaisissa toimintatilanteissa, kuvio 10 esittää vinosti sivulta ja päältä katsottuna sekä leikattuna ja yksinkertaistettuna sekä kaaviollisesti yhtä keksinnön mukaisessa ratkaisussa käytettävää rengasta ja kuvio 11 esittää osaa kuvion 10 mukaisen renkaan poikkileikkauksesta kaaviollisesti ja yksinkertaistettuna.

Kuviossa 1 on esitetty yksi keksinnön mukainen ajoneuvon pyörien ripustusjärjestely yhden akseliston kohdalta ja vinosti sivulta sekä päältä katsottuna. Pyörien 1 tukivarret 2 on ni-velöity ensimmäisistä päistään ripustuksen yhdyskappaleeseen 3 nivelen 12 avulla. Tukivarret 2 koostuvat kahdesta osasta. Perusasennossaan, kun ajoneuvo on esimerkiksi tasaisella alustalla, tukivarsien 2 ensimmäiset osat eli runko-osat 2a, jotka on kiinnitetty ensimmäisistä päistään nivelellisesti akseliston yhdyskappaleeseen 3 osoittavat yhdyskappaleesta 3 suoraan sivulle ja vaakatasosta hieman alaviistoon, minkä jälkeen runko-osissa 2a on kulma ja runko-osien 2a suunta vaihtuu hieman yläviistoon.

Kummankin tukivarren 2 runko-osan 2a toiseen päähän on kiinnitetty ensimmäisestä päästään tukivarren 2 toinen osa eli olennaisesti noin puoliympyrän tai vastaavan kulmikkaan rakenteen muotoinen ripustinosa 2b, joka osoittaa aluksi ensimmäisellä osallaan runko-osaan 2a nähden kohtisuorasti esimerkiksi ajoneuvon kulkusuunnassa eteenpäin ja kääntyy osoittamaan toisella osallaan vinosti alaspäin ja samalla vinosti pyörää 1 kohti lähes heti kiinnityskohtansa vierestä. Tämän jälkeen tukivarren 2 ripustinosa 2b kulkee kolmannella osallaan jonkin matkaa olennaisen suoraan alaspäin ja samalla hieman enemmän vinosti pyörää 1 kohti, minkä jälkeen ripustinosa 2b kääntyy osoittamaan neljännellä eli viimeisellä osallaan takaisin esimerkiksi taaksepäin ja samalla edelleen hieman enemmän vinosti pyörää 1 kohti, joka neljäs osa muodostaa kaarimaisen loppuosan olennaisen puoliympyrämäisestä kaaresta. Ripustinosan 2b neljäs osa muodostaa tukivarren 2 ripustinosan 2b toisen pään ja ulottuu vapaassa päässään ajoneuvon kulkusuunnassa olennaisesti samalle kohdalle ripustinosan 2b ensimmäisen pään alkupään kanssa. Kokonaisuutena ripustinosa 2b on olennaisesti puoliympyrän muotoinen kaari-mainen osa, joka on sijoitettu ajoneuvon edestä katsottuna vinoon asentoon siten, että ripustinosan 2b ylempänä oleva ensimmäinen pää on lähempänä ajoneuvon pituussuuntaista keskilinjaa kuin ripustinosan 2b alempana oleva toinen pää, joka on lisäksi aina pyörän 1 levypyöränä toimivan vanteen kehän 13 sisällä ja johon ripustinosan 2b toiseen päähän pyörä 1 on järjestetty kiinnitettäviksi.

Tukivarren 2 ripustinosan 2b alaosassa on kiinnityskorvakkeet 4 ja 5 pyörän 1 ripustuksen nivelöintiä varten. Ensimmäinen kiinnityskorvake 4 on aivan ripustinosan 2b toisessa päässä ja ulottuu ripustinosan 2b toisesta päästä pyörää 1 kohti. Toinen kiinnityskorvake 5 on olennaisesti ripustinosan 2b kaaren säteen päässä ensimmäisestä kiinnityskorvakkeesta 4 ajoneuvon kulkusuunnassa eteenpäin ja on kiinnitetty esimerkiksi ripustinosan 2b kolmannen osan alapäähän osoittamaan olennaisesti samaan suuntaan kuin ensimmäinen kiinnityskorvake 4. Kummatkin kiinnityskorvakkeet 4 ja 5 on järjestetty ulottumaan vapaasta päästään pyörän 1 vanteen kehän 13 sisälle. Kiinnityskorvakkeiden 4, 5 vapaissa päissä on yhdysväli-neet jäljempänä mainittavia palloniveliä 7 ja 8 varten.

Tukivarren 2 ripustinosan 2b toisen pään kiinnityskorvakkei-siin 4 ja 5 on yhdistetty alaosastaan pyörän 1 ripustinele-mentti 6 esimerkiksi pallonivelen 7 sekä pallonivelien 8 ja 9 ja levymäisen yhdyskappaleen 10 avulla. Yhdyskappale 10 on yhdistetty kiinnityskorvakkeeseen 4 pallonivelen 8 avulla ja ripustinelementtiin 6 pallonivelen 9 avulla. Ripustinelement-tiin 6 on lisäksi kiinnitetty napamoottorina toimiva moottori 11, joka on esimerkiksi hydraulimoottori. Ripustinelementti 6 ja moottori 11 muodostavat yhdessä pyörän 1 laakeroinnin. Jokaiseen pyörään 1 on yhdistetty oma, vanteen keskiosaan 13a kiinnitetty moottorinsa 11.

Pyörän 1 ripustinelementti 6 ja samalla myös pyörä 1 on järjestetty kääntyväksi ja kallistuvaksi pallonivelten 7, 8 ja 9 sekä yhdyskappaleen 10 liikkeen sallimissa rajoissa. Tukivarren 2 sopivan muotoilun ja ripustinelementin 6 sopivan nive-löinnin, eli säätöasetusten ansiosta pyörä 1 voi kääntyä ja kallistua eri asentoihin melko suuriakin kulmia ilman, että tukivarsi 2 tai ripustinelementti 6 osuvat pyörän 1 vanteen kehän 13 sisäpintaan. Tukivarsi 2 on järjestetty kääntyväksi ensimmäisestä päästään nivelen 12 ympärillä yhdyskappaleen 3 suhteen, jolloin pyörä 1 voi liikkua myös pystysuunnassa ylös ja alas. Tällaisen ripustusjärjestelyn ansiosta pyörät 1 seu- raavat erilaisia vaikeitakin maastonmuotoja ja esteitä erittäin hyvin, kun ajoneuvolla ajetaan maastossa.

Ensimmäisen pallonivelen 7 ja toisen pallonivelen 8 keskiak-selit ovat aina keskenään samalla suoralla linjalla, jota kutsutaan caster-linjaksi CL, mutta kolmannen pallonivelen 9 asema edellä mainittuun suoraan linjaan ja palloniveleen 8 nähden muuttuu pyörän kääntymisen ja kallistumisen mukaan. Näin pallonivel 9 kiertyy kartioheilurin tavoin pallonivelten 7 ja 8 muodostaman suoran linjan eli caster-linjan CL ympäri. Joustavan ja tehokkaan toiminnan takaamiseksi nivel 7 on sijoitettu lähelle vanteen kehän 13 sisäreunaa, jolloin vanteen kehän 13 sisällä olevat akseliston osat tarvitsevat runsaasti tilaa vanteen kehän 13 sisällä. Akseliston tukirakenteen muodon, sijoituksen ja mitoituksen eli säätöasetusten ansiosta pyörän 1 kiinnitys kääntyy ja kallistuu eri asentoihin pallonivel 7 keskipisteenä, eli pallonivelen 7 suhteen. Palloni-velet 7 ja 8 on järjestetty jakamaan vipusuhteensa mukaisesti pyörään 1 kohdistuvan kuorman, joka on tasaisella alustalla lepotilanteessa olennaisesti puolet kummallekin nivelelle 7 ja 8, jolloin pallonivelet 7 ja 8 jakavat kuorman likipitäen puoliksi. Pyörän 1 sivusta katsottuna pallonivelet 8 ja 9 ovat pyörän 1 navan kautta kulkevan pyörän pystysuuntaisen keskilinjan ensimmäisellä puolella eli ajoneuvon kulkusuunnassa mainitun keskilinjan takapuolella, ja pallonivel 7 on pyörän 1 navan kautta kulkevan pyörän pystysuuntaisen keskilinjan toisella puolella eli ajoneuvon kulkusuunnassa mainitun keskilinjan etupuolella.

Iskunvaimentimet 14 ja 15 toimivat myös kallistuksen vaimen-timina ja tasaavat sekä vaimentavat pyörän kallistumis- ja kääntöliikettä. Akselisto pyörineen 1 yhdistetään ajoneuvoon yhdyskappaleen 3 avulla. Ajoneuvossa voi olla esimerkiksi kaksi, kolme tai neljä olennaisesti samanlaista akselistoa peräkkäin.

Kuviossa 2 on esitetty vinosti sivulta ja päältä katsottuna yhtä keksinnön mukaista ajoneuvon pyörän ripustusjärjestelyä, jossa yhden akseliston kummatkin pyörät 1 ovat paikallaan, ja kuviossa 3 on esitetty samaa akselistoa ajoneuvon kulkusuunnassa takaa katsottuna siten, että akseliston kummatkin pyörät 1 on esitetty halkileikattuna. Kummassakin kuviossa akse-listo ja pyörät 1 ovat perusasennossaan lepotilassa ja olennaisesti tasaisella alustalla. Varsinkin kuviosta 3 näkyy hyvin tukivarsien 2 ripustinosien 2b vinossa oleva asento, jossa ripustinosa 2b on kallistetussa asennossa siten, että ri-pustinosan 2b alapää on pyörän 1 vanteen kehän 13 sisällä pyörän 1 pyörimisakselin ja moottorin 11 sekä ripustinelemen-tin 6 alapuolella. Samalla ripustinosan 2b alapää on kauempana ajoneuvon kulkusuuntaisesta keskilinjasta, jolla keskilinjalla on esimerkiksi yhdyskappaleessa 3 oleva tukivarsien 2 nivelöinti 12.

Lisäksi kuviossa 3 on esitetty selvästi, että rengasprofiili on erittäin matala, mikä mahdollistaa hyvän rengaspidon ja hyvät maastokulkuominaisuudet. Vanteen kehän 13 sisällä on riittävän suuri tila, johon on sijoitettu suuri osa akselis-toon ja sen tukirakenteisiin kuuluvista osista, esimerkiksi mm. tukivarsien 2 ripustinosat 2b aivan yläosaa lukuun ottamatta kokonaan ja ripustinelementti 6 sekä pallonivelet 7, 8 ja 9 ja napamoottorina toimiva, pyörän 1 napaan kiinnitetty moottori 11 sekä iskunvaimentimena 14 toimivan jousisylinte-rin toinen pää.

Kuviossa 4 on esitetty päältä katsottuna yhtä keksinnön mukaista ajoneuvon pyörän 1 ripustusjärjestelyä, jossa yhden akseliston yksi pyörä 1 on esitetty leikattuna. Vastaavasti kuviossa 5 on esitetty vinosti sivulta ja päältä katsottuna yhtä keksinnön mukaista ajoneuvon pyörän 1 ripustusjärjestelyä, jossa yhden akseliston yksi pyörä 1 ja osa akselistoa on esitetty leikattuna. Kuviosta 4 näkyy muun muassa se, että pallonivel 7 ja sen kanssa samalla suoralla linjalla CL oleva pallonivel 8 on sijoitettu olennaisesti pyörän 1 keskilinjalle pyörän 1 leveyssuunnassa, vaikkakaan palloniveltä 8 ei ole kuviossa esitetty.

Kuviossa 6 on esitetty päältä katsottuna yhtä keksinnön mukaista ajoneuvon pyörän 1 ripustusjärjestelyä, jossa akselis-ton oikean puoleinen pyörä 1 on esimerkiksi esteen takia kääntyneenä kulkusuunnassaan ulospäin. Pyörän 1 kohdatessa esteen pallonivel 7 kantaa tukirakenteen mitoituksen ja rakenteen sekä säätöasetusten ansiosta olennaisesti kaiken pyörän 1 kautta rakenteeseen kohdistuvan kuorman. Pyörän 1 kohdatessa esteen akseliston toinen pyörä 1 voi tukiakseliston rakenteen ja pallonivelten 7-9 sijoituksen ansiosta kääntyä toisesta pyörästä riippumatta esimerkiksi kulkusuuntaansa nähden ulospäin tai sisäänpäin. Kun pyörä 1 on kääntyneenä kulkusuuntaansa nähden ulospäin, ovat pallonivelet 8 ja 9 samassa tasossa, eli pallonivel 9 on kiertynyt yhdyskappaleen 10 liikkeen avulla ajoneuvon keskelle päin joko lähelle pal-lonivelen 8 korkeutta, pallonivelen 8 korkeudelle tai jopa pallonivelen 8 alapuolelle, jolloin siis pallonivel 8 on pallonivelen 9 yläpuolella. Pyörän 1 kohdatessa esteen yhdyskap-pale 10 kiertyy esteen muodosta riippuen jommallekummalle sivulle joko ulospäin tai sisään päin ja sitten ylös, jonka seurauksena pallonivel 9 kiertää vakioetäisyyden päässä pallonivelen 8 ympärillä. Tämä ominaisuus on mahdollistaa tehokkaan toiminnan pyörän 1 etsiessä vähimmän vastuksen mukaista kulkutapaa. Lisäksi se vapauttaa renkaan pinnan poikittaisista voimista pyörän 1 pystyessä kääntymään kohdatessaan si-vusuuntaisia esteitä.

Keksinnön mukaisen ripustusjärjestelyn rakenteen ansiosta pyörä pystyy tekemään keinuvaa liikettä kulkusuunnan mukaisessa pystytasossa. Kun esimerkiksi akseliston oikean puolei sen pyörän 1 eteen osuu jokin kohoutuma, yhdyskappale 10 pal-lonivelineen 9 kiertyy ensin sivulle ja kääntyy lopuksi tarvittaessa perusasentoonsa nähden aivan ylösalaisin niin, että pallonivel 8, joka esteettömässä ajotilanteessa on pallonive-len 9 alapuolella, onkin nyt pallonivelen 9 yläpuolella. Tällöin kohoutuman kohdannut pyörä 1 jää jälkeen saman akselis-ton toisesta, esteettömästi kulkevasta pyörästä 1 ilman, että koko akselisto kääntyisi. Tässä tilanteessa myös kohoutuman kohdanneen pyörän 1 tukivarsi 2 nousee ylöspäin kääntyen nivelen 12 ympärillä. Pyörän 1 vetävästä momentista johtuen kohoutuman kohdanneen pyörän 1 pyörälle kohdistuva kuormitus on siirtynyt kokonaan pallonivelen 7 varaan. Pallonivelet 8 ja 9 ovat vastaavasti kuormittamattomia, kun yhdyskappale 10 pal-lonivelineen 9 on kiertynyt yläviistoon. Tämä rakenteen ominaisuus mahdollistaa jopa kaksinkertaisen momentin, koska hydraulimoottorin 11 momentti aiheuttaa pyörän 1 kehämomentin lisäksi pyöräntuennan kautta toisen yhtä suuren momentin, joka pyrkii siirtämään pyörän 1 kuormituspistettä esteen etupuolelle. Näin esteen ylittäminen helpottuu.

Kuviossa 7 on esitetty edestä katsottuna yhtä keksinnön mukaista ajoneuvon pyörän 1 ripustusjärjestelyä, jossa yhden akseliston kummatkin pyörät 1 on esitetty halkileikattuna, ja jossa pyörät 1 ovat kallistuneet maaston muotojen mukaan sivulle. Tässäkään kuviossa ei ole esitetty selvyyden vuoksi renkaiden erikoisrakennetta. Kuviossa 7 pyörien 1 ja tukivarsien 2 kallistusliikkeet on esitetty havainnollisesti. Akseliston rakenteen, mitoituksen ja pallonivelten sijoituspaikkojen, eli säätöasetusten ja renkaiden erikoisrakenteen ansioista pyörät 1 pystyvät mukautumaan sekä maaston suuriin epätasaisuuksiin että pystyvät asettumaan sivusuunnassa aina maanpinnan mukaisesti hakien mahdollisimman laajan kosketuspinnan. Tästä on etuna muun muassa se, että pyörät 1 löytävät liukkaallakin alustalla maaston pieniä epätasaisuuksia hyvän pidon varmistamiseksi. Pyörään 1 kohdistuva voima jakaantuu tasaisesti koko renkaalle ja pyörä 1 vahingoittaa vähemmän luontoa, kuin perinteiset pyörä- ja rengasratkaisut.

Kuvioissa 8 ja 9 on esitetty kaaviollisesti ja yksinkertaistettuna keksinnön mukaista ajoneuvon pyörän ripustusjärjestelyn periaatetta. Ensimmäinen pallonivel 7 on keksinnön mukaisen ripustusjärjestelyn keskeinen asia. Tämän pallonivelen 7 keskipisteen läpi kulkevat kaikki akselilinjat, joiden suhteen eri toiminnot ajoneuvon liikkuessa tapahtuvat. Pyörä 1 pyörii napamoottorina toimivan moottorin 11 avulla oman kes-kiakselinsa eli pyörimisakselinsa ympäri, mutta toimii uudella tavalla juuri pallonivelen 7 ympäri. Pallonivelissä 7-9 on pallomainen sisäosa ja yhdysvälineinä toimivat kuoret sen ympärillä. Näin pallonivelet 7-9 voivat toimia kahden eri rakenneosan välissä.

Keksinnön mukaisessa ripustusjärjestelyssä on olennaisesti kolme perusasetusta, eli sijainti, caster-linjan asetus ja ohjauskulma. Pallonivelten 7 ja 8 välillä on yksi perusasetus, jota kutsutaan caster-linjaksi CL. Vastaavasti ohjaus-linja SL on sovitettu pallonivelten 7 ja 9 välille. Kolmantena linjana on lisäksi ohjausakselin linja SA, jonka linjan ympäri tapahtuu pyörän 1 sivuttainen ohjautuminen.

Lepotilassa tasaisella alustalla paino kohdistuu pallonive-lille 7-9 nivelten sijoituksesta johtuvien vipusuhteiden mukaisesti, jotka vipusuhteet on esitetty kaaviollisesti kuviossa 8. Caster-linjan SL nivelet 7 ja 8 on kiinnitetty tukivarren 2 ripustinosaan 2b ja ajoneuvon paino kohdistuu näihin palloniveliin. Palloniveleltä 8 paino välittyy pallonivelelle 9 yhdyskappaleen 10 välityksellä.

Pyörän 1 asento suhteessa ajoneuvon asentoon seuraa caster-linjan CL ja ohjauslinjan SL asentoja ajoneuvon liikkeen eri vaiheissa. Linjat CL ja SL voivat myös vaihtaa paikkaa joko pyörän 1 kallistelun tai ohjautumisen suhteen. Vain caster-linja CL on kiinteä ja noudattaa jatkuvasti tukivarren 2 ja ripustinosan 2b liikerataa ja siitä johtuvaa asennon muutosta. Pallonivelten 7 ja 9 pallo-osat on kiinnitetty ripustin-elementtiin 6 ja koko rakenne on ripustettu pyörän 1 napaan. Pallonivelen 8 pallo-osa on kiinni tukivarren 2 ripustinosan 2b kiinnityskorvakkeessa 4. Vastaavasti pallonivelten 8 ja 9 yhdysvälineinä toimivat kuoriosat ovat kiinni yhdyskappalees-sa 10. Tukivarresta 2 pyörään 1 voimat kohdistuvat pallonivelten 7 ja 8 kautta ja pallonivel 9 toimii tilanteen mukaan. Vastaavasti pyörästä 1 tukivarteen 2 voimat kohdistuvat pallonivelten 7 ja 9 kautta, jolloin pallonivel 9 toimii myös reagoivana osana, jota pallonivel 8 ohjaa. Hetkellinen muutos voimien määrässä voi olla hyvin suuri. Samoin syntyvät joustot ja liikeradat voivat olla hyvin merkittäviä.

Pyörän ripustus järjestelyn keskeiset tekijät ovat pyörän 1 kallistelu, ohjautuminen, painopisteen siirtyminen ja vasta-momentin hyödyntäminen. Painopiste siirtyy eteen- ja taaksepäin kuviossa 8 esitetyn nuolen A välisellä alueella. Painopiste siirtyy eteenpäin joko esteen O aiheuttamasta törmäys-liikkeestä tai lisääntyneen vastuksen aiheuttamana. Vastamo-mentin arvo ylittää silloin palloniveliin 8 ja 9 kohdistuvan painon vaikutuksen. Koska ripustusjärjestelyn toiminta muuttuu painonkohdistumisen ja vipusuhteiden muutoksen johdosta, ripustusjärjestelyn toimintaa, sen jäykkyyttä reagointinopeutta ja pyörän 1 ohjautuvuutta voidaan säätää pallonivelien 7-9 sijaintia muuttamalla toistensa ja pyörän 1 navan suhteen. Tällöin painon kohdistuminen pallonivelille 7-9 muuttuu, sekä linjojen CL ja SL sijainti pyörän 1 ja alustan väliseen kosketuskohtaan nähden muuttuu.

Yksi säätökohde on caster-linja CL. Tavallisessa käytössä pallonivelien 7-9 sijainti ja caster-linja CL ovat esimerkiksi kuvioiden 8 ja 9 esittämissä paikoissa tai lähellä niitä.

Caster-linjan CL perusasetuksena on kulma ajosuuntaan päin. Tämä kulma on esimerkiksi eteenpäin nouseva vaakatasoon verrattuna, jolloin kyse on positiivisesta asetuskulmasta.

Yhtenä säätökohteena on ohjauslinja SL ja sen asetuskulma. Ohjauslinjan SL asetuskulmalla säädetään pyörän 1 ohjautumisen määrää. Pyörä 1 toimii täysin asetuskulmien ja ajoalustan aiheuttamien voimien mukaan. Se reagoi vain ajoalustan aiheuttamiin voimiin vipusuhteiden mukaan. Kuviossa 9 on esitetty ohjauslinjan SL toimintaa periaatteellisesti. Pyörän 1 ohjautumisen nopeus ja liikemäärä riippuvat ohjauskulman asetuksesta. Esteen ylityksessä ohjautuminen myös muuttuu monta kertaa ylityksen aikana. Pyörä 1 ei pyri hylkimään estettä, vaan ohjautuu sitä kohti, vaikka este olisi pyörän 1 jommallakummalla sivulla. Kallistumisella pyörä 1 saa suuremman ja paremman otteen esteestä. Pienemmät esteet pyörä 1 voi ohittaa pelkästään kallistumalla ilman, että se vaikuttaa pal-lonivelen 7 korkeusasemaan. Ripustusjärjestelyn rakenteen ansiosta pyörä 1 noudattaa aina pallonivelen 7 liikerataa, myös kallistelu lukittuna, jolloin se myös ohjautuu itse. Hyvin suurilla ohjauskulmilla pallonivel 7 nousee jopa pyörän 1 etureunan korkeudelle ja painopiste sen mukana. Tästä johtuu suurten esteiden ylityskyky, joka on mahdotonta jäykälle pyörälle. Yhdistettynä kallisteluun ja ohjautumiseen pyörä vaimentaa kaikkia voimia ja se hillitsee myös pituussuuntaisia voimia. Juuri liikeradan aiheuttama suhteellisen nopeuden muutos tasaa pitkittäisiä voimia. Vastaavasti pyörän kallistelu ja ohjautuminen sekä renkaan erikoisrakenne hillitsevät sivuttaisvoimia. Näin pyörä rasittaa luontoa erittäin vähän ja jättää alustaansa vain vähän, jos ollenkaan jälkiä.

Kuten aikaisemmin on jo mainittu pallonivelet 7 ja 8 ovat päältä katsoen edullisesti pyörän 1 keskilinjalla pyörän 1 leveyssuunnassa. Tällöin myös caster-linja CL on pyörän 1 keskilinjalla pyörän 1 leveyssuunnassa. Lepoasennossa linjat CL ja SL ovat keskenään samansuuntaisia juuri ylhäältä päin katsottuna. Pyörän 1 kosketuskohta alustaansa on ajoneuvon kulkusuunnassa pallonivelten 7 ja 8 keskivälillä. Jos pyörä 1 kohtaa esteen vaikkapa mainitun keskilinjan oikealla puolella, niin se aiheuttaa vääntöä, joka siirtää pallonivelen 9 keskilinjan vasemmalle puolelle. Pyörä 1 ohjautuu silloin oikealle. Samanaikaisesti pyörä 1 pystyy kallistumaan ja ohjautumaan kohti estettä. Kun pallonivel 9 on kuviossa 9 piste-katkoviivalla esitetyn ympyrän ylälaidalla, on pyörän 1 ohjautuminen nopeaa. Ympyrän sivuilla, esimerkiksi asemassa 9a taas taaksepäin jousto on nopeaa.

Ongelmana tunnetun tekniikan mukaisissa ripustus- ja rengas-rakenteissa on se, että ajoneuvosta kohdistuva painopiste sijaitsee aina pyörän keskipisteessä, sekä sivu- että korkeus-suunnassa. Painopiste ei muutu missään tilanteessa. Sen sijaan keksinnön mukaisessa rakenteessa painopiste muuttuu aina ajosuunnassa pyörän 1 keskilinjalta eteenpäin esimerkiksi seuraavissa tilanteissa: a) liikkeellelähdössä, jolloin vastavoimana on ajoneuvon ja pyörän oma massa. Tällöin pyörän 1 oma massa auttaa jopa peilijäällä painopisteen siirtymisessä, b) aina, kun ajovastus lisääntyy esimerkiksi esteen takia vi-pusuhteen yli, c) mekaanisen sysäyksen siirtämänä esimerkiksi pyörän kohdatessa esteen.

Keksinnön mukaisessa rakenteessa painopiste on korkeussuunnassa pallonivelten 7 ja 8 välisellä caster-linjalla CL. Tästä syystä tarvitaan mahdollisimman matalaprofiilinen rengas. Samalla ajoneuvosta kohdistuva painopiste siirtyy pyörän 1 navasta lähelle ajoalustan pintaa. Juuri tämä ominaisuus on täysin käänteentekevä verrattuna tunnetun tekniikan mukaisiin ratkaisuihin. Esteen ylityksessä pyörään kohdistunut paino on vivuttava esteen yli. Mitä korkeampi este, sitä enemmän lisä-voimaa tarvitaan. Tämä on juuri tunnetun tekniikan mukaisten rakenteiden suurin haitta. Painopiste ei siirry ja kosketus kohta erkanee keskiviivalta. Pitokyky menetetään aina, jos vauhti ei riitä esteen ylitykseen. Lisävoima tällöin vain lisää pyörän luistoa.

Keksinnön mukaisessa rakenteessa on napamoottorina toimivat moottorit 11, jotka on sijoitettu pyörien 1 napaan. Rakenteen yhteydessä on pyörää 1 pyörittävä lyhyt vetoakseli ja moottorin 11 kuoret. Tällöin voimansiirron vastamomentti kohdistuu kuoriin ja sekä moottorin 11 tuottama että vastamomentin aiheuttama vääntömomentti hyödynnetään kaksinkertaisen ohjaus-kulman sektorilla. Esimerkiksi 2x15=30 astetta. Tätä voimaa ei voi hyödyntää näin muuten kuin keksinnön mukaisella ripustus rakenteella .

Edellä keksinnön mukaisen ajoneuvon ripustusjärjestelyn toimintaa on selitetty toimintaa yksinkertaistaen niin, että on esitetty yksittäisten liikkeiden ääriasentoja. Käytännössä pyörän 1 toiminnassa ovat mukana kaikki keinunta- ja kallis-teluliikkeet yhtä aikaa. Tällöin akselisto hakee automaattisesti helpoimman kulkutavan mukaisia asentoja ja renkaan pinta hakeutuu aina optimaalisesti kulkualustansa suuntaiseksi, jolloin kuormitusvoima on aina tukipintansa normaalin suuntainen. Tällöin saadaan keksinnön mukaisesta matalaprofiilisesta rengasrakenteesta ja sen mukautumiskyvystä paras mahdollinen hyöty.

Kuvioissa 10 ja 11 on esitetty yksinkertaistettuna sekä kaa-viollisesti yhtä keksinnön mukaisessa ratkaisussa käytettävää rengasta. Rengas on erittäin matalaprofiilinen ja sen joustava osa on rakennettu ohuen, esimerkiksi metallisen vanneren-kaan, kuten vanteen kehän 13 ulkopinnalle siten, että rengas käsittää ainakin esimerkiksi metallisen vanneosan ja sen ulkokehällä olevan, joustavaa materiaalia esimerkiksi kumia käsittävän, ilmatäytteisen joustavan osan. Vanteen kehän 13 sisäpinnan toisessa reunassa, edullisesti ulkoreunassa tai lä hellä sitä on matala, vanteen 13 kehän keskiakselia kohti ulottuva vahvikerengas 13b kiinnityskorvineen 16, joihin vanteen keskiosa 13a pyörän napoineen on kiinnitetty kiinnitys-reikien 17 ja sopivien kiinnitysvälineiden, kuten kiinnitys-pulttien avulla.

Renkaan joustava osa käsittää pintakerroksen 22, jossa on sopiva pintakuviointi ja ilmatilan 20, jossa on ilmakanavia 24 ja niiden välissä olennaisesti joustavaa materiaalia oleva, ilmakanavat 24 toisistaan erottava seinämä 25. Ilmatila 20 koostuu esimerkiksi pintakerroksen 22 alla olevista rinnakkaisista ilmaletkuista 27, jotka on sovitettu esimerkiksi vulkanoimalla vanteen kehän 13 ulkopintaan. Tällöin joustavaa materiaalia oleva seinämä 25 käsittää kaksi vierekkäisen il-maletkun 27 toisiaan vastaan olevaa seinämää, joskin letkujen välissä voi olla lisäksi myös jotakin sopivaa täyteainetta. Lähinnä vanteen kehän 13 ulkopintaa on ohut tartunta-aineker-ros 18, joka voi olla myös esimerkiksi raakakumia, joka on sivelty vanteen kehän 13 ulkopinnalle. Vanteen kehän 13 ulkoreuna on myös edullisesti käännetty hieman ylöspäin, joka taite tukee ilmaletkuista 27 tai vastaavista ilmakanavaraken-teista muodostetun kerroksen reunimmaisia kierroksia joko suoraan tai täyteaineen välityksellä.

Tartunta-ainekerroksen 18 ulkopinnassa on ohut sidekerros 19 kudosverkkoa tai vastaavaa materiaalia, joka on sovitettu sitomaan ilmatilan 20 ilmakanavarakenteet, kuten ilmaletkut 27 toisiinsa ja tukemaan ilmaletkuja 27. Ilmaletkujen 27 välinen keskinäinen tartunta ja ilmaletkujen 27 tartunta vanteen kehän 13 ulkopintaan on sovitettu tukemaan vanteen kehää 13 tasaisesti olennaisesti koko vanteen kehän 13 leveydeltä. Edullisesti ilmaletkujen 27 tai muun ilmakanavarakenteen päällä on vielä koko renkaan levyinen vahvikekerros 21, esimerkiksi ristiin kelattu tekstiilikuitukerros. Päällimmäisenä kerroksena on vielä pintakerros 22, joka voi olla esimerkiksi uiko- pinnastaan kuvioitua kumia. Pintakerros 22 sitoo kaikki renkaan pintarakenteet yhteen ja tukkii myös tarvittaessa ilmatilassa 20 olevat ylimääräiset raot, esimerkiksi ilmaletkujen 27 väliset raot.

Renkaan profiilisuhde on vapaasti valittavissa ilmakanavien 24 halkaisijan ja muodon määräämänä, tai myös päällekkäisen ilmakanavakerrosten lukumäärällä. Ilmakanavana 24 toimivan ilmaletkun 27 halkaisija on edullisesti pienempi kuin 50 mm. Ilmakanavan 24 poikkileikkauksen muoto voi olla esimerkiksi pyöreä, suorakulmainen tai ellipsin muotoinen. Ilmatilan 20 ilmakanavat 24 koostuvat edullisesti esimerkiksi rakenteesta, jossa on yksi ilmaletku 27, joka on kierretty spiraaliksi vanteen kehän 13 ulkopintaan niin, että kukin vierekkäinen kierros on joko aivan kiinni toisissaan tai vierekkäisten kierrosten välissä on sopivasti sijoitettua materiaalia. Näin ilmaletkukierrosten tai ilmakanavien 24 välissä voi olla kiilamaista kumitäyttöä, kuten tappeja sekä ylä- että alapuolella, tai niiden välissä voi olla lattamaista tartuntakumia. Kovemmat kohdat ilmakanavien 24 välissä jäävät koholle, kun ilmalla täytetyt kohdat joustavat. Näin voidaan parantaa renkaan tartuntaa.

Renkaan ulkoreunalla olevan reunimmaisen ilmakanavakierrok-sen, eli esimerkiksi ilmaletkukierroksen päässä on ilmavent-tiili 23 ilmakanavien 24 täyttöä varten. Edullisessa rakenteessa on myös reunimmaisen, eli ulommaisen letkukierroksen lisävahvikkeet, joina voidaan käyttää nauhamaista tai langasta kierrettyä lisävahvikekudosta. Lisävahvikkeet ovat edullisia mm. siltä varalta, että pyörä 1 hipaisee maastossa liikkuessaan terävää kiveä tai muuta estettä.

Keksinnön mukaisen ripustusratkaisun ja uuden rengasrakenteen mahdollistama ns. neutraalikosketus johtuu pyörän 1 itseohjautuvuudesta. Pallonivelet 7 ja 8 ovat kiinni tukivarressa 2 ja pallonivel 9 on kiinni napamoottorina toimivan moottorin 11 ripustinelementissä 6. Mainittu neutraalikosketus säilyttää aina kosketuksen niin lähellä lepokitkaa kuin on yleensä mahdollista. Pyörän 1 kallistelu taas jakaa pintapaineen kosketuskohdassa ja ottaa aina suuremman kosketuspinnan kuin vanhat rakenteet. Tämän pyörä tekee täysin ajoalustan ehdoilla, kun taas tunnetun tekniikan mukainen pyörän ripustusra-kenne toimii vain pyörän ripustuksen ehdoilla. Keksinnön mukainen rengas pystyy sopeutumaan pieniin ajoalustan epätasaisuuksiin, koska siinä ei ole yhtenäistä jäykkää kantavaa rakennetta. Kantokyky perustuu moniin letkumaisiin osiin, jotka yhdessä muodostavat kuorman kantokyvyn.

Alan ammattimiehelle on selvää, ettei keksintö rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan voi vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä esimerkiksi pyörien nivelöinnin ei tarvitse välttämättä perustua palloniveliin, vaan muunkinlainen nivelöinti, esimerkiksi tappi-liukuholkkinivelöinti voi olla käytettävissä.

Alan ammattimiehelle on myös selvää, että nivelten paikat voivat vaihdella edellä esitetystä.

Claims (8)

1. Ajoneuvon pyörien ripustusjärjestely, johon järjestelyyn kuuluu tukivarsilla (2) varustettu akselisto, joka käsittää ainakin yhdyskappaleen (3) akseliston kytkemiseksi ajoneuvoon ja yhden moottorilla (11) käytettäväksi sovitetun pyörän (1) akseliston kummassakin päässä, joka pyörä (1) on tuettu tukivarteen (2) pyörän (1) pyörimisakselin alapuolelta, tunnettu siitä, että pyörä (1) on tuettu tukivarteen (2) ainakin kolmella nivelellä (7-9), joista ensimmäisen nivelen (7) ja toisen nivelen (8) keskiakselit ovat aina keskenään samalla suoralla linjalla (CL) ja jonka kolmannen nivelen (9) asema mainittuun suoraan linjaan (CL) ja toiseen niveleen (8) nähden on järjestetty muuttumaan pyörän (1) kääntymisen ja/tai kallistumisen mukaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ripustusjärjestely, tunnettu siitä, että pyörän (1) sivusta katsottuna nivelet (8) ja (9) ovat pyörän (1) navan kautta kulkevan pyörän pystysuuntaisen keskilinjan ensimmäisellä puolella ja nivel (7) on pyörän (1) navan kautta kulkevan pyörän pystysuuntaisen keskilinjan toisella puolella.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ripustusjärjestely, tunnettu siitä, että kolmas nivel (9) on yhdistetty toiseen niveleen (8) yhdyskappaleen (10) avulla ja sovitettu kiertämään vakioetäisyyden päässä toisesta nivelestä (8) toisen nivelen (8) ympärillä pyörän (1) kääntymisen ja/tai kallistumisen mukaan.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen ripustusjärjestely, tunnettu siitä, että nivelet (7-9) ovat palloniveliä, joista nivelet (7) ja (8) ovat kiinni tukivarressa (2) ja nivel (9) on kiinni napamoottorina toimivan moottorin (11) ripustinelementissä (6).

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen ripustus järjestely, tunnettu siitä, että tukivarressa (2) on kaa-rimainen ripustinosa (2b), jonka alaosaan on yhdistetty alaosastaan pyörän (1) ripustinelementti (6) nivelen (7) sekä nivelien (8) ja (9) ja levymäisen yhdyskappaleen (10) avulla, joka yhdyskappale (10) on yhdistetty ripustinosaan (2b) nivelen (8) avulla ja ripustinelementtiin (6) nivelen (9) avulla, ja että ripustinelementtiin (6) on lisäksi kiinnitetty napa-moottorina toimiva moottori (11), joka on esimerkiksi hyd-raulimoottori.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen ripustus järjestely, tunnettu siitä, että nivelten (7) ja (9) pallo-osat on kiinnitetty ripustinelementtiin (6) ja koko rakenne on ripustettu pyörän (1) napaan, ja nivelen (8) pallo-osa on kiinni tukivarren (2) ripustinosassa (2b), ja että nivelten (8) ja (9) kuoriosat ovat kiinni yhdyskappaleessa (10).

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen ripustus järjestely, tunnettu siitä, että voimat on sovitettu kohdistumaan tukivarresta (2) pyörään (1) nivelten (7) ja (8) kautta ja nivel (9) on sovitettu toimimaan tilanteen mukaan, ja että voimat on sovitettu kohdistumaan pyörästä (1) tukivarteen (2) nivelten (7) ja (9) kautta siten, että nivel (9) toimii myös reagoivana osana, jota nivel (8) ohjaa yhdyskappaleen (10) välityksellä.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen ripustus järjestely, tunnettu siitä, että tukivarsiin (2) kiinnitetyt pyörät (1) on varustettu matalaprofiilisilla renkailla, joiden ilmatila (20) koostuu joukosta vierekkäisiä ilmakanavia (24), jotka on erotettu toisistaan olennaisesti joustavalla seinämämateriaalilla (25).