NL9401516A - Wielsamenstel voor het over een oneffen ondergrond verrijden van een wielvoertuig. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Wielsamenstel voor het over een oneffen ondergrond verrijden van een wielvoertuig

De uitvinding heeft betrekking op een wielsamenstel volgens het inleidende deel van conclusie 1.

Een dergelijk wielsamenstel is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3 724 863. Een met een dergelijk wielsamenstel uitgevoerd transportmiddel beweegt bij rijden over oneffenheden volgens een vloeiendere baan dan vergelijkbare transportmiddelen met conventionele wielsamenstellen. In het bijzonder grote, steile oneffenheden zoals stoepranden en traptreden worden met een vloeiendere beweging genomen dan door vergelijkbare conventionele transportmiddelen.

Een bezwaar van dit bekende wielsamenstel is echter, dat de lagering van het wiel en de draagarm een grote sterkte moeten hebben, omdat deze anders gemakkelijk beschadigd worden indien met grote snelheid en zware belading over grote, steile oneffenheden wordt gereden.

Wanneer een voertuig over oneffenheden wordt gereden, wordt de draagarm in een oscillerende beweging gebracht, waardoor het transportmiddel een onrustig rijgedrag vertoont.

Uit het Duitse octrooischrift 74 804 is een wielsamenstel bekend, waarvan een klein wiel op de binnenzijde van een railring rust en over die binnenzijde af kan rollen, waardoor in de bodem wegzakken van het kleine wiel wordt tegengegaan.

De railring heeft een omlopende radiaal binnenwaarts uitstekende flens die is geleid in een groef in het kleine wiel, waardoor relatief veel wrijving ontstaat. Verder bestaat bij het rijden over grote oneffenheden het risico dat het kleine wiel uit de railring springt.

In de Britse octrooiaanvrage 2 043 554 is een rolstoel beschreven, waarbij in gebruik eveneens wielen over de binnenzijde van ringen afrollen. De ringen zijn uitgevoerd als velgen met banden. Bij dit transportmiddel zijn de ringen echter telkens gepositioneerd door twee met de wielen samenwerkende, over de omtrek van de ring verdeelde steunrollen. De wielen en de steunrollen zijn daarbij zo opgehangen, dat de wielen in principe steeds op het laagstgelegen deel van de bijbehorende ring steunen. Hierdoor wordt bij het rijden over oneffenheden een bewegingspatroon verkregen, dat nagenoeg gelijk is aan dat van een rolstoel roet conventionele wielen van dezelfde diameter en met vergelijkbare banden en dat minder vloeiend is dan het met het wielsamenstel volgens het genoemde Amerikaanse octrooischrift verkregen bewegingspatroon, althans voor zover de velgen ongeveer dezelfde diameter hebben als de wielen van het wielsamenstel volgens het genoemde Amerikaanse octrooischrift.

De onderhavige uitvinding heeft als doel een wielsamenstel te verschaffen, waarbij in vergelijking met het wielsamenstel volgens het genoemde Amerikaanse octrooischrift de lagering van het wiel en de draagarm minder zwaar belast worden, en de oscillerende beweging van de draagarm is gereduceerd, maar dat toch niet de bezwaren van de genoemde, bekende wielsamenstellen met zich meebrengt.

Dit doel wordt volgens de onderhavige uitvinding bereikt, door een wielsamenstel van de in de aanhef genoemde soort uit te voeren volgens de kenmerkende maatregelen volgens conclusie 1.

Door het voertuig op het wielsamenstel uitgeoefende krachten kunnen direct via het binnengelegen wiel doorgeleid worden naar de velg van het buitengelegen wiel. Doordat de positie van het binnengelegen wiel zich daarbij voortdurend zo instelt, dat dit nabij de plaats is gelegen waar de velg van het buitengelegen wiel op de ondergrond steunt, wordt de lagering van het buitengelegen wiel en ook de draagarm aanzienlijk minder zwaar belast en worden door het voertuig uitgeoefende belastingen via een kortere weg doorgeleid naar de binnenzijde van de velg nabij de plaats waar de velg, of althans een daaromheen aangebrachte band, op de ondergrond steunt.

Dankzij het traagheidsmoment van het tijdens het rijden roterende, binnengelegen wiel en de wrijving tussen het binnengelegen wiel en het buitengelegen wiel worden storende hoogfrequente (meer dan ca. 120 Hz) naslingeringen van de draagarm teruggedrongen.

Een transportmiddel kan zijn voorzien van één of meer wielsamenstellen volgens de uitvinding. Bijvoorbeeld één wiel-samenstel wanneer het gaat om een kruiwagen, twee wielsamen-stellen wanneer het gaat om een handkar, een boodschappenwagen of een steekwagen, drie of meer wielsamenstellen wanneer het gaat om een zonder aanvullende ondersteuning rijdende wagen, zoals een rolstoel of een kinderwagen.

Navolgend wordt de uitvinding nader geïllustreerd en toegelicht aan de hand van een aantal uitvoeringsvoorbeelden, waarbij wordt verwezen naar de tekeningen. Daarbij toont:

Fig. 1 een zijaanzicht van een wielsamenstel volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding,

Fig. 2 een aanzicht in doorsnede volgens de lijn II-II in Fig. 1,

Fign. 3 en 4 aanzichten in doorsnede van wielsamenstellen volgens een tweede resp. derde uitvoeringsvorm van de uitvinding,

Fig. 5 een zijaanzicht in doorsnede volgens de lijn V-V in Fig. 6 van een wielsamenstel volgens een vierde uitvoeringsvorm van de uitvinding, en

Fig. 6 een aanzicht in doorsnede volgens de lijn VI-VI in Fig. 5.

In de tekeningen zijn overeenkomende delen van verschillende uitvoeringsvoorbeelden telkens aangeduid met onderling gelijke verwijzingscijfers.

De uitvinding wordt in eerste aanleg nader beschreven en toegelicht met verwijzing naar het in de Fign. 1 en 2 getoonde uitvoeringsvoorbeeld. Daarna worden de bijzonderheden van de andere uitvoeringsvoorbeelden behandeld.

De Fign. 1 en 2 tonen een wielsamenstel voor het over een oneffen ondergrond verrijden van een wielvoertuig. Het wielsamenstel omvat een draagarm 1 waarvan één uiteinde zwenkbaar om een zwenk-as 2 aan een voertuig bevestigbaar is. Het andere uiteinde draagt een om een rotatie-as 3 evenwijdig aan de zwenk-as 2 draaibaar wiel 4. Een tweede, binnengelegen wiel 5 is ten opzichte van de draagarm 1 draaibaar om een rotatie-as 6 evenwijdig aan de rotatie-as 3 van eerstgenoemd, buitengelegen wiel 4 opgehangen. Het buitengelegen wiel 4 heeft een radiaal binnenwaarts gekeerd omlopend oppervlak 7 waartegen het binnengelegen wiel 5 aanligt en waarover het binnengelegen wiel 5 in gebruik afrolt.

Wanneer het voertuig over een vlakke ondergrond rijdt, bevindt het binnengelegen wiel 5 zich ongeveer in een uiterste ondergelegen stand, waarbij in het algemeen enige uitwijking in rijrichting optreedt, waardoor de rolweerstand van het buitengelegen wiel 4 wordt overwonnen en dit rollende wordt gehouden. Wanneer het buitengelegen wiel 4 een oneffenheid treft stopt dit en rijdt het binnengelegen wiel 5 over het omlopende oppervlak in rijrichting, totdat het contactpunt tussen de oneffenheid en het buitengelegen wiel 4 is gepasseerd. Daarop rolt het buitengelegen wiel 4 verder en keert het binnengelegen wiel 5 terug naar een evenwichtspositie nabij een uiterste ondergelegen positie daarvan. Bij het van een oneffenheid af rijden wijkt het binnengelegen wiel 5 tegen de rijrichting uit ten opzichte van de uiterste ondergelegen stand daarvan, terwijl het buitengelegen wiel 4 tijdelijk versnelt.

Dankzij het hiervoor omschreven bewegingspatroon van de samenwerkende wielen worden door het voertuig op het wiel-samenstel uitgeoefende krachten direct via het binnengelegen wiel 5 doorgeleid naar de velg van het buitengelegen wiel 4

Doordat de positie van het binnengelegen wiel 5 zich voortdurend zo instelt, dat dit nabij de plaats is gelegen waar de velg van het buitengelegen wiel 4 op de ondergrond steunt, wordt de lagering van het buitengelegen wiel 4 en ook de draagarm 1 aanzienlijk minder zwaar belast en worden door het voertuig uitgeoefende belastingen via een kortere weg doorgeleid naar de binnenzijde van de velg nabij de plaats waar de velg, of althans een daaromheen aangebrachte band, op de ondergrond steunt. Het buitengelegen wiel 4 en de ophanging en de lagering daarvan kunnen dienovereenkomstig licht zijn geconstrueerd. Dit biedt op zijn beurt het voordeel, dat het buitengelegen wiel 4 bij het treffen van oneffenheden makke-lijker vertraagt en versnelt en bijvoorbeeld in mindere mate eerst tegen een oneffenheid omhoog rolt en dan weer terug rolt tot een tijdelijke evenwichtsstand terwijl het binnengelegen wiel 5 over het omlopende oppervlak 7 in rijrichting afrolt, hetgeen tot een schokkerig rijgedrag zou leiden.

Dankzij het traagheidsmoment van het tijdens het rijden roterende, binnengelegen wiel 5 en de wrijving tussen het binnengelegen wiel 5 en het buitengelegen wiel 4 worden bovendien ook storende hoogfrequente (meer dan ca. 120 Hz) naslingerin-gen van de draagarm 1 teruggedrongen.

Dankzij de ophanging van het buitengelegen wiel 4 aan een zwenkbare draagarm 1 wordt dit met weinig wrijving ten opzichte van het binnengelegen wiel 5 gepositioneerd gehouden, terwijl toch de versnellingen en vertragingen mogelijk zijn die nodig zijn teneinde het binnengelegen wiel 5 een vloeiende ondersteuning voor het passeren van oneffenheden te bieden.

Bij de wielsamenstellen volgens de Fign. 1-4 is de draagarm 1 telkens krukasvormig uitgevoerd, waarbij één krukastap 8 het buitengelegen wiel 4 draagt en een tweede krukas-tap 9 het binnengelegen wiel 5 draagt. Hierdoor kan het wiel-samenstel volgens de uitvinding als een voorgeassembleerde subsamenstelling aangeleverd worden en hoeft de fabrikant van het voertuig of de voertuig-assemblage afdeling slechts één subsamenstelling per wielsamenstel aan het voertuig te bevestigen. Verder kan de diameter van het binnengelegen wiel 5 tot op zekere hoogte onafhankelijk van de positie van de zwenk-as 2 worden gekozen.

Het wielsamenstel volgens Fig. 3 is voorzien van een extra lagering 10 van de draagarm tussen het binnengelegen wiel 5 en het buitengelegen wiel 4. Ter ondersteuning van de extra lagering 10 is het met verwijzingscijfer 11 aangeduide voer-tuigdeel voorzien van een steun 12. Bij deze constructie is de draagarm 1 aan beide zijden van het binnengelegen wiel 5 ten opzichte van het voertuigdeel 11 gelagerd, waardoor de belastbaarheid van het wielsamenstel aanzienlijk groter is.

Het wielsamenstel volgens Fig. 4 is centraal opgehangen ten opzichte van een vork 13 en omvat twee binnengelegen wielen 5, die in gebruik elk over een bijbehorende omlopende baan 7 afrollen. Het buitengelegen wiel 4 is centraal in de vork 13 opgehangen. Bij deze constructie wordt een symmetrische en derhalve stabiele ondersteuning ten opzichte van het loopvlak van het buitengelegen wiel 4 verkregen. Bovendien worden stuureffecten door vervormingen van de ophanging tegengegaan.

Bij het in de Fign. 5 en 6 getoonde wielsamenstel valt de zwenk-as 2 van de draagarm 1 samen met de rotatie-as 6 van het binnengelegen wiel 5. Hierdoor kan het binnengelegen wiel rechtstreeks ten opzichte van het voertuigdeel 14 zijn gelagerd en kunnen de axiale afmetingen van de draagarm 1 beperkt worden, zodat een stabiele ophanging van de wielen 4 en 5 wordt verkregen.

De draagarm 1 kan in radiale richting ten opzichte van de zwenk-as 2 variabele effectieve afmetingen hebben. Hiermee wordt gewaarborgd, dat de door het voertuig uitgeoefende krachten die radiaal op de rotatie-as 6 van het binnengelegen wiel 5 zijn gericht volledig via het binnengelegen wiel 5 en niet via het midden van het buitengelegen wiel 4 worden doorgeleid, onafhankelijk van eventuele spreiding wat betreft de diameters en de rondheid van de wielen en wat betreft de effectieve lengte van de draagarm 1. Bij voorkeur is de lengtevariatie van de draagarm 1 begrensd.

Een bijzonder voordeel van het wielsamenstel volgens de uitvidning is, dat dit eenvoudig kan worden aangedreven en geremd. Hiertoe kan het wielsamenstel volgens de uitvinding kan worden uitgerust met middelen voor het aandrijven resp. remmen van het binnengelegen wiel 5. De rotatie-snelheid van het binnengelegen wiel 5, in combinatie met de verhouding tussen de omtrek van de omlopende baan 7 en de afrolomvang van het buitengelegen wiel 4 bepaalt de snelheid waarmee het voertuig zich verplaatst. Derhalve kan een gelijkmatige voortbewe- ging van het voertuig worden verkregen door het binnengelegen wiel 5 gelijkmatig aan te drijven. De snelheid van het buiten-gelegen wiel 4 kan daarbij tijdens het rijden over oneffenheden fluctueren, zonder dat de snelheid van het voertuig, anders dan door de extra weerstand die het rijden over de oneffenheden met zich meebrengt, wordt beïnvloed.

Zoals blijkt uit het in de Fign. 5 en 6 getoonde uitvoe-ringsvoorbeeld, waarbij de zwenk-as 2 van de draagarm 1 samenvalt met de rotatie-as 6 van het binnengelegen wiel 5, kan de aandrijving van het binnengelegen wiel 5 daarbij op eenvoudige wijze gerealiseerd worden, door het binnengelegen wiel 5 onverdraagbaar te koppelen aan een aandrijfas 14 die roteerbaar is om een as die eveneens samenvalt met de zwenk-as 2 van de draagarm 1.

In het bijzonder bij wielsamenstellen volgens de uitvinding met aangedreven binnengelegen wielen 5 moet bij het rijden over een uitstekende oneffenheid het binnengelegen wiel 5 eerst relatief ver over het omlopende oppervlak 7 afrollen voordat de werklijn van de door het binnengelegen wiel 5 uitgeoefende kracht voorbij het contactpunt tussen de oneffenheid en de buitengelegen wiel 4 is gelegen. Dit wordt veroorzaakt doordat de door het binnengelegen wiel 5 op het buitengelegen wiel 4 uitgeoefende kracht vooral verticaal omlaag en pas bij hoge snelheden radiaal ten opzichte van de rotatie-as 3 van het buitengelegen wiel 4 is gericht. Dit brengt met zich mee, dat het binnengelegen wiel 5 relatief omhoog moet rijden, voordat het buitengelegen wiel 4 over een oneffenheid rolt.

Teneinde dit bezwaar te ondervangen, kan het wielsamen-stel volgens de uitvinding worden voorzien van middelen voor het beïnvloeden van de stand van de draagarm. Het is bijvoorbeeld mogelijk uitwijkingen van de draagarm 1 vanuit de uiterste ondergelegen stand daarvan te beperken door middel van begrenzers in de vorm van aanslagen of dergelijke. Zodra de draagarm 1 de aanslag bereikt, wordt het buitengelegen wiel 4 aangedreven en rolt dit eerder over een grotere oneffenheid dan bij ontbreken van een dergelijke voorziening het geval zou zijn. Doordat de rotatie-as 6 van het binnengelegen wiel 5 zich dan, in rijrichting beschouwd, tussen de rotatie-as 3 van het buitengelegen wiel 4 en het contactpunt tussen het buiten-gelegen wiel 4 en de oneffenheid bevindt, ondergaat de rotatie-as 6 van het binnengelegen wiel 5 bij het over de oneffenheid rollen van het buitengelegen wiel 4 een minder grote en minder snelle verticale verplaatsing dan de rotatie-as 3 van het buitengelegen wiel 4.

Bij aangedreven wielsamenstellen volgens de uitvinding is een extra voordeel van het beperken van de uitwijkingen van de draagarm 1, dat de maximale hoogte van passeerbare oneffenheden groter is dan bij onbegrensd verzwenkbare draagarmen 1 het geval is, omdat bij het bereiken van de begrenzing van de uitslag het buitengelegen wiel 4 wordt aangedreven en dit bij voldoende aandrijfkoppel en grip zichzelf over de oneffenheid heen trekt.

Bij het in de Fign. 5 en 6 getoonde uitvoeringsvoorbeeld zijn de middelen voor het beïnvloeden van de stand van de draagarm 1 ingericht voor het geleidelijk beperken van uitwijkingen van de draagarm 1 ten opzichte van een uiterste omhoog gerichte stand. De middelen voor het beïnvloeden van de stand van de draagarm 1 omvatten een als een veer 15 uitgevoerd elastisch trekorgaan waarvan een uiteinde op afstand van de zwenk-as 2 aan de draagarm 1 is bevestigd en waarvan het andere uiteinde op afstand boven de zwenk-as 2 is bevestigd aan een bevestigingsorgaan 16, dat aan een vast voertuigdeel 11 is aangebracht.

Zodra de draagarm 1 vanuit een uiterste omhoog gerichte stand uitzwenkt wordt de veer 15 uitgerekt en trekt deze de draagarm terug in de richting van de genoemde uiterste omhoog gerichte stand. De door de veer 15 uitgeoefende kracht is groter naarmate de uitwijking van de draagarm groter is. Hierdoor is de ondersteuning voor het over oneffenheden rollen van het buitengelegen wiel 4 groter naarmate de oneffenheid groter is en wordt een buitengewoon vloeiend rijgedrag verkregen. Teneinde naslingeringen te voorkomen kan behalve een elastisch trekorgaan eventueel ook een demper voor het onderdrukken van naslingeringen worden aangebracht.

Teneinde het rollen over oneffenheden van het buiten-gelegen wiel te bevorderen is het ook mogelijk, tevens het buitengelegen wiel rechtstreeks (d.w.z. anders dan via het binnengegelegen wiel) aan te drijven, waarbij het aandrijf-koppel bijvoorbeeld door middel van een differentieel of een visco-koppeling over het binnengelegen en het buitengelegen wiel kan worden verdeeld.

Wanneer een voertuig is voorzien van tegenover elkaar gelegen wielsamenstellen volgens de uitvinding aan de linker-en de rechterzijde van het voertuig, is het voordelig, de draagarmen 1 van deze wielsamenstellen onderling star of elastisch te koppelen. Indien de draagarm aan een kant uitzwenkt ten gevolge van stoten tegen een oneffenheid, wordt het voertuig dan ook aan de andere zijde enigszins opgetild, waardoor schommelingen van het voertuig om de langsas worden tegengegaan.

Claims (8)

1. Wielsamenstel voor het over een oneffen ondergrond verrijden een wielvoertuig, omvattende een draagarm (1) waarvan één uiteinde zwenkbaar om een zwenk-as (2) aan een voertuig bevestigbaar is en waarvan het andere uiteinde een om een rotatie-as (3) evenwijdig aan de zwenk-as (2) draaibaar wiel (4) draagt, met het kenmerk, dat een tweede, binnengelegen wiel (5) ten opzichte van de draagarm (1) draaibaar om een rotatie-as (6) evenwijdig aan de rotatie-as (3) van eerstgenoemd, buitengelegen wiel (4) is opgehangen, en dat genoemd buitengelegen wiel (4) een radiaal binnenwaarts gekeerd omlopend oppervlak (7) heeft waartegen het binnengelegen wiel (5) aanligt en waarover het binnengelegen wiel (5) in gebruik afrolt.

2. Wielsamenstel volgens conclusie 1, waarbij de draagarm (1) krukasvormig is uitgevoerd, een eerste krukastap (8) het buitengelegen wiel (4) draagt en een tweede krukastap (9) het binnengelegen wiel (5) draagt.

3. Wielsamenstel volgens conclusie 1, waarbij de zwenk- as (2) van de draagarm (1) samenvalt met de rotatie-as (6) van het binnengelegen wiel (5).

4. Wielsamenstel volgens conclusie 3, waarbij de draagarm (1) in radiale richting ten opzichte van de zwenk-as (2) variabele effectieve afmetingen heeft.

5. Wielsamenstel volgens één der voorgaande conclusies, uitgerust met middelen (14) voor het aandrijven van het binnengelegen wiel (5).

6. Wielsamenstel volgens conclusie 5, waarbij de zwenk- as (2) van de draagarm (1) samenvalt met de rotatie-as (6) van het binnengelegen wiel (5), en dat het binnengelegen wiel (5) onverdraaibaar is gekoppeld aan een aandrijfas (14) die roteerbaar is om een as die eveneens samenvalt met de zwenk-as (2) van de draagarm (1).

7. Wielsamenstel volgens één der voorgaande conclusies, voorzien van middelen (15, 16) voor het beïnvloeden van de stand van de draagarm (1).

8. wielsamenstel volgens conclusie 7, waarbij de middelen (15, 16) voor het beïnvloeden van de stand van de draagarm (1) zijn ingericht voor het beperken van uitwijkingen van de draagarm (1) ten opzichte van een uiterste omhoog gerichte stand.