NL1005894C2 - Kantelbaar voertuig. - Google Patents

Description

Kantelbaar voertuig.

De uitvinding heeft betrekking op een kantelbaar voertuig. In WO-A-95/34459 is een drie- of vierwielig voertuig beschreven waarvan 5 het bestuurdersgedeelte rondom een langsas kantelbaar is. Met behulp van een sensor wordt de kracht of het moment op het voorwiel gemeten en wordt het bestuurdersgedeelte bij het nemen van een bocht door middel van hydraulische cilinders zodanig gekanteld dat het moment dat op het voorwiel wordt uitgeoefend nagenoeg 0 wordt. Hierdoor 10 wordt een stabiel en comfortabel rijgedrag verkregen en blijven bij het nemen van bochten alle wielen in contact met de ondergrond.

De uitvinding heeft tot doel een praktische uitvoering te geven van een kantelbaar voertuig met twee niet-kantelende bestuurbare voorwielen en één of meer niet-kantelbare achterwielen, waarbij het 15 voertuig beschikt over een kantelsysteem zoals beschreven in WO-A-95/34459. Het voertuig volgens de onderhavige uitvinding bestaat uit een niet-kantelend onderstel met drie of meer wielen en een kanteldeel waarin zich de bestuurder, de aandrijfeenheid en het stuurwiel bevinden.

20 Het kantelbare voertuig volgens de uitvinding heeft een hoofdframe en een kantelframe met ieder een langsas en een dwars daarop gelegen dwarsrichting, waarbij het hoofdframe aan een uiteinde is verbonden met ten minste een stuurbaar voorwiel dat om een hoofdzakelijk in de dwarsrichting gelegen draaias zwenkbaar is, 25 waarbij het kantelframe is verbonden met het hoofdframe in een voorste scharnierpunt en in een op afstand daarvan gelegen achterste scharnierpunt, waarbij het* kantelframe aan de voorzijde is voorzien van een hoofdzakelijk in de dwarsrichting gelegen stuurkolom die aan een onderste uiteinde een stuurarm omvat die is verbonden met het 30 voorste scharnierpunt, waarbij het kantelframe aan de voorzijde een stuurscharnierpunt omvat dat is verbonden met het stuurwiel en waarbij het voorste scharnierpunt, het achterste scharnierpunt en het stuurscharnierpunt op een zodanige wijze zijn uitgevoerd dat het kantelframe ten opzichte van het hoofdframe rondom een door het 35 voorste en achterste scharnierpunt verlopende kantelas kantelbaar is en waarbij het kantelframe in het achterste scharnierpunt zwenkbaar is om een in de dwarsrichting gelegen zwenkas.

Hierbij is met "dwarsrichting" bedoeld de richting die zich in 1005894 2 het algemeen vanaf de langsas verticaal zal uitstrekken. Hierbij is de draaias van het ten minste ene stuurwiel in hoofdzaak in de dwarsrichting gelegen met zowel een caster (helling gezien in zijaanzicht) als een dwarshelling (helling gezien in vooraanzicht).

5 De stuurkolom strekt zich uit in een dwarsrichting die in het symmetrievlak is gelegen van het kantelframe, maar die in het algemeen een balhoofdshoek (langshelling) zal hebben. In de gegeven figuren is de stuurkolom schematisch en verticaal weergegeven.

Door draaiing van de stuurkolom rond het voorste scharnierpunt, 10 zal het kantelframe rondom het achterste scharnierpunt zwenken, in een vlak dat nagenoeg parallel is aan het vlak van het hoofdframe, welk vlak in het algemeen nagenoeg horizontaal is. Hierdoor krijgt het stuurscharnierpunt, dat is verbonden met het kantelframe, eveneens een uitslag en wordt het stuurwiel om de draaias gedraaid. 15 Een kantelinrichting, bijvoorbeeld een tweetal zuigers zoals getoond in WO 95/34459, zal afhankelijk van de op het stuurwiel uitgeoefende moment het kantelbare frame rond zijn hoofdzakelijk in de langsrichting verlopende kantelas roteren, of kantelen. Hierdoor helt de stuurkolom en de rest van het kantelbare frame in de bocht totdat 20 een kantelhoek wordt bereikt waarbij het op het stuurwiel uitgeoefende moment gelijk is aan 0. Door de constructie van het hoofdframe en het kantelframe volgens de onderhavige uitvinding wordt op kunstmatige wijze een stuurmoment opgewekt dat afhankelijk is van de stand van het kantelframe. Het systeem volgens de uitvinding heeft 25 twee hoofdeigenschappen:

Ten eerste wordt de dwarskracht die in een bocht (of op een helling) op de voorwielen staat volledig doorgegeven aan het kantelframe via het voorste scharnierpunt.

Ten tweede wordt deze dwarskracht op de voorwielen in het 30 kantelframe volledig gedragen door de stuurkolom. In het symmetrievlak van het kantelframe wordt deze voorwiel-dwarskracht in twee loodrechte componenten gesplitst. Gezien in vooraanzicht staat verticaal in het symmetrievlak van het kantelframe de massa-centrifugaal kracht van het kantelframe. Zijdelings op het 35 symmetrievlak van het kantelframe staat het door de bestuurder uitgeoefende stuurmoment. De constructie volgens de onderhavige uitvinding heeft als eigenschap dat afhankelijk van de stand van het kantelframe, een dwarskracht op de voorwielen wordt uitgeoefend die 1005894 3 niet door de bestuurder wordt opgewekt. Hierdoor neemt de benodigde kracht die de bestuurder moet uitoefenen in evenredigheid af met het benaderen van de gewenste kantelstand. In combinatie met de stuurkrachtmeting/kantelinrichting van WO-A-95/34459 geeft dit een 5 stabiel rijgedrag.

Aangezien de constructie volgens de uitvinding niet alleen zorgt voor de juiste stand van het kantelframe tijdens het rijden van bochten (naar binnen gekanteld zoals bij een motorfiets), maar eveneens voor het verticaal houden van het kantelframe bij het rijden 10 op een dwarshelling, is een dergelijk voertuig zowel geschikt voor gebruik op de weg als op het terrein. Het belangrijkste voordeel van het kantelsysteem is dat hiermee smalle voertuigen kunnen worden vervaardigd, die door het kantelen een zeer hoge dwarsstabiliteit krijgen. Een niet-kantelend voertuig met dezelfde spoorbreedte en 15 zwaartepuntshoogte zou veel te onstabiel zijn en onacceptabel bij normaal gebruik.

Bij voorkeur omvat het hoofdframe aan de voorzijde een dwarsdrager met aan ieder uiteinde daarvan een wiel met ieder een draaias, en een ten opzichte van de draaias uitstekende draaiarm, 20 waarbij de draaiarm van ieder wiel via een respectieve stuurstang is verbonden met het stuurscharnierpunt.

De zwenkbeweging van het kantelframe rondom het achterste scharnierpunt bij verdraaiing van de stuurkolom rondom het voorste scharnierpunt, wordt via de stuurstangen doorgegeven aan de 25 voorwielen die daaropvolgend rond hun draaiassen worden gedraaid. Bij kanteling van het kantelframe rondom zijn langsas, scharniert het kantelframe in zijn voorste scharnierpunt, en in het achterste scharnierpunt totdat een hoek wordt bereikt waarbij het moment op het stuur nul is. In deze stand wordt de benodigde zijdelingse kracht op 30 de voorwielen geleverd door de zijdelingse component van de zwaartekracht en de centripetaalkracht op het voorste scharnierpunt.

Bij voorkeur is het voorste scharnierpunt beweegbaar in de langsrichting van het hoofdframe, daaraan bevestigd. Bij het zwenken van het kantelframe rondom de in hoofdzaak verticaal gelegen zwenkas 35 van het achterste scharnierpunt, zal hierdoor de positie van de voorzijde van het kantelframe ten opzichte van het hoofdframe worden verplaatst. Deze verplaatsing kan op effectieve wijze worden gecompenseerd door het voorste scharnierpunt aan het hoofdframe te 1005894 4 bevestigen door middel van bijvoorbeeld een schommelarm.

Bij voorkeur omvatten het voorste scharnierpunt, het achterste scharnierpunt en het stuurscharnierpunt een kogelscharnier.

Bij voorkeur omvat het voertuig volgens de uitvinding een 5 vooras en een achteras waarbij een aandrijfeenheid zoals bijvoorbeeld een verbrandingsmotor of een elektromotor op het kantelframe is geplaatst. De aandrijfeenheid kan een voorste aandrijfas en een achterste aandrijfas omvatten die ieder via een scharnierbare verbinding zijn verbonden met respectievelijk de vooras en de 10 achteras. De rotatierichting van de voorste en de achterste aandrijfas is tegengesteld, zodat het motorkoppel wordt geneutraliseerd ten opzichte van het ten behoeve van de kanteling op het kantelframe uitgeoefende kantelmoment. Door bijvoorbeeld twee tegengesteld draaiende cardanassen te gebruiken kan de 15 aandrijfeenheid zonder problemen met het kantelframe worden gekanteld.

In een verdere uitvoeringsvorm wordt een aandrijfas in de dwarsrichting geplaatst, waarbij in de aandrijfas een scharnierend element is opgenomen.

20 Door deze asrichting van de aandrijfas heeft het motorkoppel geen invloed op het kantelsysteem. Deze aandrijfas is bij voorkeur een homokinetische koppeling zoals gebruikelijk is in een auto met voorwielaandrijving. Door toepassing van een dergelijke aandrijfas kan de aandrijfeenheid scharnieren ten opzichte van de aangedreven 25 wielen en kan deze op het kantelframe worden geplaatst.

Een uitvoeringsvorm van een kantelbaar voertuig volgens de onderhavige uitvinding zal worden beschreven aan de hand van de bijgevoegde tekening. In de tekening toont:

Figuur 1 schematisch een zijaanzicht van het hoofdframe en het 30 kantelframe van een voertuig volgens de onderhavige uitvinding,

Figuur 2 een bovenaanzicht van het voertuig volgens figuur 1 waarbij de stuurbare wielen zich in een rechtdoorgaande stand bevinden en waarbij het kantelframe in hoofdzaak in hetzelfde vlak ligt als het hoofdframe, 35 Figuur 3 een vooraanzicht van het voertuig volgens figuren 1 en 2, waarbij de wielen in een rechtdoorgaande stand zijn geplaatst en het kantelframe onder een hoek is gekanteld ten opzichte van het hoofdframe, 1005894 5

Figuur 4 een bovenaanzicht van het voertuig volgens figuur 2 waarbij de voorwielen ten opzichte van de rechtdoorgaande stand zijn gedraaid, met het kantelframe in de rechtopstand.

Figuur 5 een vooraanzicht van het voertuig bij de stand van de 5 voorwielen zoals getoond in figuur 4, waarbij het kantelframe in hoofdzaak parallel is aan het hoofdframe, en waarbij voor de met de onderbroken lijn weergegeven positie het kantelframe, door een niet-getoonde kantelinrichting, rondom zijn langsas is gekanteld. In deze stand is er geen direct verband tussen de kanteling van het 10 kanteldeel en de stand van de voorwielen.

Figuur 1 toont een onderstel 1 voor een kantelbaar voertuig, waarbij voor de duidelijkheid de carrosserie zoals een bestuurderstoel, bedieningspedalen en dergelijke zijn weggelaten. Eveneens is een kantelinrichting voor het kantelen van het 15 kantelframe 5 van het onderstel 1 niet getoond. De aandrijfeenheid en de kantelinrichting kunnen worden uitgevoerd zoals beschreven in WO-A-95/0034459 ten name van aanvraagster.

Het onderstel 1 volgens de onderhavige uitvinding omvat een hoofdframe 3 met beweegbaar daaraan bevestigd een kantelframe 5. Het 20 kantelframe 5 is in een achterste scharnierpunt 15 en in een voorste scharnierpunt 17 verbonden met het hoofdframe 3. Het voorste scharnierpunt 17 en het achterste scharnierpunt 15 liggen op een kantelas 7' rond welke het kantelframe uit het vlak van tekening kan kantelen. Het hoofdframe 3 omvat een vooras 19 en een achteras 21 met 25 respectievelijk daaraan bevestigd een paar achterwielen 13, waarvan in figuur 1 slechts een wiel wordt getoond, en twee stuurbare voorwielen 11, 11'. Aan een voorzijde omvat het kantelframe 5 een zich in een verticale dwarsrichting 9 uitstrekkend deel 6 dat is verbonden met een stuurkolom 23. De stuurkolom 23 is roteerbaar in 30 een lager 25 geplaatst dat aan het uiteinde van het verticale deel 6 is bevestigd. Het boveneinde van de stuurkolom 23 omvat een handgreep 27. De onderzijde van de verticale stuurkolom 23 is verbonden met een horizontale stuurarm 29 die aan zijn uiteinde is verbonden met het voorste scharnierpunt 17.

35 De stuurbare voorwielen 11, 11' zijn draaibaar bevestigd aan de vooras 19 rondom een respectieve draaias 33, 33'. Ieder wiel 11, 11' omvat een hefboom, of naloop 35, 35' die door middel van een stuurstang 37, 37' is verbonden met het stuurscharnierpunt 31. Het 1005894 6 voorste scharnierpunt 17 is door middel van een schommelhefboom 39 opgehangen aan een opstaand deel 41 van de voorzijde van het hoofdframe 3.

Figuur 3 toont een vooraanzicht van het voertuig volgens 5 figuren 1 en 2, waarbij de voorwielen 11, 11' zich in een parallel aan de langsrichting 7 van het kantelframe 5 gelegen stand bevinden. Hierbij is de verdraaiing van de wielen ten opzichte van de draaiassen 33, 33' nul.

Vanuit de rechtdoorgaande stand kunnen de wielen 11,11' worden 10 gedraaid door bediening van de handgreep 27 en rotatie van de stuurkolom 23, en daarmee van de stuurarm 29, rond het voorste scharnierpunt 17. Hierdoor zwenkt het kantelframe 5 rondom het achterste scharnierpunt 15 in een vlak dat nagenoeg parallel ligt aan het vlak van het hoofdframe 3. Door het zwenken van het kantelframe 5 15 rond het achterste kantelpunt 15 in een vlak dat nagenoeg parallel is aan het vlak van het hoofdframe 3, beweegt het stuurscharnierpunt 31 in figuur 2 zich langs een cirkelsegment. Hierdoor worden de hefbomen 35, 35' van de voorwielen 11, 11' via de stuurstangen 37, 37' bediend en worden de wielen 11, 11' geroteerd rond de draaiassen 33, 33'. De 20 schommelhefboom 39 beweegt hierbij rondom een schommelas 42 die is bevestigd aan het opstaande deel 41 van het hoofdframe 3. Hierdoor kan het voorste scharnierpunt 17 zich ten opzichte van het hoofdframe 3 in de lengterichting verplaatsen. In de rechtdoorgaande stand van de wielen 11, 11' zal het stuurscharnierpunt 31 zich in het midden 25 vlak van het hoofdframe 3 bevinden. Op een horizontaal wegdek zullen ook het kantelframe 5 en de stuurkolom 23 zich in de middenstand bevinden. Op een hellend wegdek kan het echter voorkomen dat, ondanks de rechtuitstand van de wielen 11,11', het kantelframe 5 en de stuurkolom 23 zich niet in de middenstand bevinden.

30 Bij verdraaiing van de wielen 11, 11' voor het nemen van een bocht, zoals getoond in fig. 4, wordt daarop een (snelheidsafhankelijke) dwarskracht uitgeoefend, die nodig is voor het maken van de bij de voorwielstand behorende bocht. Afhankelijk van de stand van het kantelframe 5 wordt deze dwarskracht voor een 35 groter of kleiner deel doorgegeven als stuurmoment op stuurkolom 23. Dit moment wordt gemeten met een inrichting zoals getoond in WO-A-95/34459. Op grond van het gemeten moment wordt met behulp van een in de figuren niet getoonde kantelinrichting een kantelmoment i 1005894 7 aangebracht op het kantelframe 5. Hierdoor zullen het kantelframe 5 en de stuurkolom 23 zich rond de kantelas 7' van het kantelframe kantelen zoals getoond in figuur 5. De kantelas 7’ is de as die door het achterste scharnierpunt 15 en het voorste scharnierpunt 17 loopt, 5 zoals getoond in figuur 1. De kanteling van het frame 5 en van de stuurkolom 23 wordt zover doorgevoerd totdat het moment of de kracht op de stuurkrachtsensor is afgenomen tot vrijwel nul, overeenkomend met een kantelsnelheid nul. Hierbij wordt de normaalkracht van het kantelframe 5 af gesteund op het hoofdframe 3 via de stuurarm 29. In 10 deze stand wordt de benodigde dwarskracht op de voorwielen geheel geleverd door de resultante van de zwaartekracht en de centripetaal kracht die het kanteldeel uitoefent op het lagerpunt 17. Zodra de normaalkracht van het kantelframe 5 dezelfde hoek heeft als de kantelhoek, neemt beweging van de kantelcilinders af en behoudt het 15 kantelframe 5 zijn hoek, totdat de handgreep 27 van de stuurinrichting weer wordt verdraaid.

Bij voorkeur is de aandrijfinrichting, zoals bijvoorbeeld een elektromotor of een verbrandingsmotor, op het kantelframe 5 geplaatst. In een zeer voordelige uitvoeringsvorm worden de 20 voorwielen 11, 11' en de twee achterwielen 13 aangedreven. Hiertoe omvat de aandrijfeenheid een voorste aandrijfas en een achterste aandrijfas die ieder in een tegengestelde richting roteren. De wielen worden via cardanverbindingen met de aandrijfassen aangedreven. Doordat de cardanassen tegengesteld draaien wordt het motorkoppel 25 geneutraliseerd en heeft dit geen invloed op de kanteling van de motor, tezamen met het kantelframe 5.

Hoewel het voertuig is getoond als een vierwieler kan het voertuig volgens de uitvinding worden uitgevoerd met een enkel voorwiel 11 of twee zeer dicht bijeen gelegen voorwielen 11, 11'. Ook 30 kan het voertuig volgens de uitvinding worden uitgevoerd met een enkel niet-kantelend achterwiel. Bovendien is een dergelijk kantelend voertuig eveneens mogelijk met een enkel meekantelend achterwiel. In het laatste geval zal het achterste deel van het hoofdframe 3 kunnen vervallen en kan het raakpunt tussen achterband en wegdek de functie 35 van scharnier- of lagerpunt 15 overnemen. De lagering 17 aan de voorzijde zal in dat geval moeten worden gewijzigd om te voldoen aan de nieuwe eisen betreffende de veranderingen in vrijheidsgraden en krachtdoorleiding.

1005894 8

In plaats van een handgreep 27 kan eveneens een stuurwiel worden toegepast.

1005894

Claims (6)

1. Kantelbaar voertuig met het kenmerk, dat het een hoofdframe (3) omvat en een kantelframe (5) met ieder een langsas (7) en een dwars 5 daarop gelegen dwarsrichting (9), waarbij het hoofdframe (3) aan een uiteinde is verbonden met ten minste een voorste stuurwiel (11,11') dat om een hoofdzakelijk in de dwarsrichting gelegen draaias (33,33') zwenkbaar is, waarbij het kantelframe (5) is verbonden met het hoofdframe (3) in een voorste scharnierpunt (17) en in een op afstand 10 daarvan gelegen achterste scharnierpunt (15), waarbij het kantelframe aan de voorzijde is voorzien van een hoofdzakelijk in de dwarsrichting gelegen stuurkolom (23) die aan een onderste uiteinde een stuurarm (29) omvat die is verbonden met het voorste scharnierpunt (17), waarbij het kantelframe (5) aan de voorzijde een 15 stuurscharnierpunt (31) omvat dat is verbonden met het stuurwiel (11,11') en waarbij het voorste scharnierpunt (17), het achterste scharnierpunt (15) en het stuurscharnierpunt (31) op een zodanige wijze zijn uitgevoerd dat het kantelframe (5) ten opzichte van het hoofdframe (3) rondom een door het voorste (17) en achterste 20 scharnierpunt (15) verlopende kantelas (7') kantelbaar is en waarbij het kantelframe (5) in het achterste scharnierpunt (15) zwenkbaar is om een in de dwarsrichting (9) gelegen zwenkas.

2. Kantelbaar voertuig volgens conclusie 1, waarbij het hoofdframe 25 (3) aan de voorzijde een dwarsdrager (19) omvat met aan ieder uiteinde daarvan een wiel (11,11') met ieder een draaias (33,33'), en een ten opzichte van de draaias uitstekende draaiarm (35,35'), waarbij de draaiarm van ieder wiel via een respectieve stuurstang (37,37') is verbonden met het stuurscharnierpunt (31). 30

3. Kantelbaar voertuig volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk. dat het voorste scharnierpunt (17) beweegbaar in de langsrichting aan het hoofdframe (3) is bevestigd.

4. Kantelbaar voertuig volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het voorste scharnierpunt (17) is bevestigd aan een in de dwarsrichting (9) gelegen schommelarm (29) die met een uiteinde zwenkbaar in de langsrichting van het hoofdframe (3), daaraan is 1005 8 9 4 bevestigd via een schommelscharnier (42).

5. Kantelbaar voertuig volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het voorste scharnierpunt (17), het achterste 5 scharnierpunt (15) en het stuurscharnierpunt (31) een kogelscharnier omvatten.

6. Kantelbaar voertuig volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het voertuig een met het hoofdframe (3) verbonden 10 vooras (19) en een achteras (21) omvat, waarbij een aandrijfeenheid op het kantelframe (5) is geplaatst, welke aandrijfeenheid een voorste aandrijfas, en een achterste aandrijfas omvat die ieder via een scharnierbare verbinding zijn verbonden met respectievelijk de vooras en de achteras (19,21), waarbij de rotatierichting van de 15 voorste en de achterste aandrijfas tegengesteld is. 4005884