DE202008000162U1

DE202008000162U1 - Zugwagen, insbesondere für den Pferdesport

Info

Publication number: DE202008000162U1
Application number: DE200820000162
Authority: DE
Original assignee: SCHMIDT WOLF RUEDIGER; Schmidt Wolf-Ruediger
Current assignee: SCHMIDT, CARLO, DE; SCHMIDT, ROLAND, DE; SCHMIDT, WOLFGANG, DE
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2018-01-05

Abstract

Zugwagen, insbesondere für den Pferdesport, bestehend aus einem Vorderwagen (1) und einem Hinterwagen (4), die über eine Drehschemellenkung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehschemellenkung für jede Lenkrichtung mit einem Kurvengetriebe gekoppelt ist, das den Hinterwagen (4) in Abhängigkeit vom Lenkausschlag zum Kurveninneren neigt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zugwagen, insbesondere für den Pferdesport, bestehend aus einem Vorderwagen und einem Hinterwagen, die über eine Drehschemellenkung miteinander verbunden sind.
Solche Zugwagen werden insbesondere dort angewendet, wo Pferde aus gewerblichen, touristischen oder sportlichen Gründen Lasten oder Personen zu befördern haben. Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist der Pferdefahrsport.
Im Pferdefahrsport sind solche Zugwagen vorwiegend als Kutsche ausgeführt und dabei als Einspänner oder Mehrspänner ausgelegt. Dazu besteht der Zugwagen aus einem Vorderwagen mit einer lenkbaren Vorderachse und zwei Vorderrädern und einem Hinterwagen mit einer festen Hinterachse mit zwei Hinterrädern. Der Zugwagen besitzt in der Ausführung als Einspänner einen geschlossenen Scherbaum oder zwei einzeln angehängte Scherbäume, die grundsätzlich im rechten Winkel zur Vorderachse angeordnet sind. In der Ausführung als Mehrspänner ist der Zugwagen mit einer mittigen Deichsel ausgerüstet, die ebenfalls mit der Vorderachse einen rechten Winkel bildet. Sowohl der Scherbaum als auch die Deichsel sind zur Übertragung der Richtungsänderung und zur Kraftübertragung am Vorderwagen befestigt. Der Vorderwagen und der Hinterwagen haben einen gemeinsamen Drehkranz, der als eine Drehschemellenkung ausgeführt ist und so eine Verstellung der Vorderachse zur Hinterachse ermöglicht.
Es treten nun insbesondere bei sportlichen Wettkämpfen im Gelände häufig Probleme bei der Stabilisierung der Fahrzeuglage des Zugwagens auf. So neigt der Zugwagen zum Wanken um seine Längsachse, wenn unebenes Gelände durchfahren wird. Ein Wanken tritt aber immer auch dann auf, wenn der Zugwagen mit einer höheren Fahrtgeschwindigkeit und mit einem größeren Einschlagwinkel der Vorderachse eine Kurve führt. Dann wirken erhebliche Fliehkräfte auf den relativ hochbeinigen Zugwagen, sodass eine erhöhte Gefahr des Umkippens besteht. In bestimmten Situationen ist diese Gefahr des Umkippens nicht zu vermeiden.
Es wurden bereits Lösungen vorgeschlagen, die auf die Vermeidung des Kippens gerichtet sind.
So beschreibt die DE 762 834 einen Zugwagen mit einer Drehschemellenkung, dessen Fahrzeugrahmen gegenüber der Hinterachse und gegenüber der Vorderachse über spezielle Fahrzeugfedern abgestützt ist und dessen beiden Achsen über eine Wankausgleichsvorrichtung verbunden sind. Der Drehkranz der Drehschemellenkung ist mit speziellen Sperrelementen ausgestattet, die die Wirkung der Fahrzeugfedern und der Wankausgleichsvorrichtung bei einer Gefahrensituation für das Umkippen des Zugwagens außer Funktion bringt. Mit der Blockierung der Federkräfte wird der Fliehkraft des Zugwagens entgegen gewirkt.
Diese Federsperrvorrichtung schaltet lediglich von einer gefederten Ausführung in eine ungefederte Ausführung um. Damit wird aber lediglich das Wanken bei Fahrten in unebenes Gelände beeinflusst. Bei einer Kurvenfahrt ist die Federsperrvorrichtung ungeeignet.
In der DE 197 01 841 A1 wird nun eine Pferdekutsche mit einer Drehschemellenkung beschrieben, deren vordere und hintere Laufräder jeweils an einem Schwingarm aufgehängt sind. Dabei ist zwischen dem Schwingarm und dem Rahmen des Zugwagens jeweils eine Luftfeder angeordnet, die über geeignete Mittel zur Einstellung und Veränderung des Luftdruckes in der Luftfeder verfügt. Damit kann die Federrate jeder einzelnen Luftfeder auf spezielle Bedingungen eingestellt und verändert werden. So wird beispielsweise bei einer Kurvenfahrt der Luftdruck der äußeren Luftfedern erhöht, sodass sich die äußeren Laufräder besser und stärker abstützen können und die inneren Laufräder ihre Bodenhaftung beibehalten.
Die technische Ausführung der Einzelradaufhängungen sowie der Einsatz von vier Luftfedern erfordern aber einen erhöhten Aufwand, der nicht immer gerechtfertigt ist. Außerdem erhöht sich damit die Masse des Zugwagens, was insbesondere im Pferdefahrsport von großem Nachteil ist. Es ist technisch auch schwierig umzusetzen, den Luftdruck der einzelnen Luftfedern auf die sich ständig verändernden Fahrbahnverhältnisse anzupassen. Dazu sagt die Patentschrift auch nichts aus.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Zugwagen mit einem geringsten technischen Aufwand in seiner Kurvenfahrt zu stabilisieren. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Drehschemellenkung für jede Lenkrichtung mit einem Kurvengetriebe gekoppelt ist, das den Hinterwagen in Abhängigkeit vom Lenkausschlag zum Kurveninneren neigt.
Dieser neue Zugwagen beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik. Dabei liegt der besondere Vorteil in der Kurvenstabilität des Zugwagens. Diese Stabilität wird durch ein Kurvengetriebe erreicht, dass in den vielfältigsten Ausführungen realisiert werden kann.
Dabei ist es zweckmäßig, das Kurvengetriebe in die Drehschemellenkung zu integrieren, weil das baulich einfach zu realisieren ist. Dazu werden die beiden Drehscheiben der Drehschemellenkung in zweckmäßiger Weise schief gestellt, sodass sich eine schiefe Ebene mit einem in Fahrtrichtung vor dem Dreh- und Lastbolzen höchsten Kontaktpunkt und einem vor dem Dreh- und Lastbolzen tiefsten Kontaktpunkt ergeben.
An Stelle der Neigung der Drehscheiben ist es aber auch möglich, eines der beiden Drehteile der Drehschemellenkung zum Kurventräger und das andere Drehteil zum Kurvenglied auszubilden. Dabei kann der Kurventräger wieder mit einer schiefen Ebene oder beispielsweise auch mit einer konkav verlaufenden Kurve ausgeführt sein. Das Kurvenglied kann dann wieder in einer zum Kurventräger passenden Weise mit ein oder mehreren Tragelementen ausgestattet sein.
Ein konkav geformter Kurventräger hat den Vorteil, dass der Neigungswinkel in einer nichtlinearen Abhängigkeit zum Einschlagwinkel des Vorderwagens steht. Dadurch er höht sich die zum Kurveninneren zeigende horizontale Kraftkomponente der Massenkraft stärker als die horizontal nach außen ziehende Fliehkraft.
Die beiden Drehteile der Drehschemellenkung können sowohl als Gleitelemente als auch als Rollelemente ausgeführt sein.
Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7. Neben der vorteilhaften technischen Wirkung überzeugt der neue Zugwagen auch durch seine einfache und kostengünstige Konstruktion. Das macht die Herstellung kostengünstig.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Dazu zeigen:
1: einen Zugwagen als Pferdekutsche in einer Seitenansicht,
2: eine Draufsicht auf den Drehkranz,
3: eine Seitenansicht des Drehkranzes,
4: eine Draufsicht auf eine Pferdekutsche in der Geradeausfahrt,
5: eine Vorderansicht nach der 2,
6: eine Draufsicht der Pferdekutsche in einer Auslenkung und
7: eine Vorderansicht nach der 4.
Nach der 1 besteht der lenkbare Zugwagen aus einem lenkbaren Vorderwagen 1 mit einer Vorderachse 2 und zwei Vorderräder 3 sowie aus einem Hinterwagen 4 mit einem Fahrgestell 5, einer Hinterachse 6 und zwei Hinterräder 7. Dabei ist die Hinterachse 6 vorzugsweise als eine Drehstabachse ausgeführt. Auf dem Fahrgestell 5 befindet sich ein Fahrersitz 8 mit einer Fußstütze 9 und eine hintere Standfläche 10 für einen Beifahrer. Der Vorderwagen 1 besitzt eine Deichsel 11 und ist über einen Drehkranz 12 mit der Hinterwagen 4 verbunden.
Dieser Drehkranz 12 ist als eine Drehschemellenkung ausgeführt und besteht demnach aus einem oberen Drehteil 13, das starr und damit drehfest mit dem Fahrgestell 5 des Hinterwagens 4 verbunden ist, und einem unteren Drehteil 14, das starr und drehfest mit der Vorderachse 2 des Vorderwagens 1 verbunden ist. Dabei sind beide Drehteile 13, 14 jeweils als eine Drehscheibe ausgeführt, die flach und gleitend aufeinander liegen. Beide Drehteile 13, 14 sind über einen Dreh- und Lastbolzen 15 miteinander verbunden. Dabei wirkt dieser Dreh- und Lastbolzen 15 sowohl als Dreh- und Lagerbolzen für die Drehschemellenkung als auch zur Übertragung der Zugkräfte auf den Hinterwagen. An Stelle des Dreh- und Lastbolzens 15 kann auch ein entsprechender Kugeldrehkranz 15' zur Anwendung kommen, wie er in den 1 und 3 zu sehen ist.
Der Drehkranz 12 mit seinen beiden Drehteilen 13, 14 und seinem Dreh- und Lastbolzen 15 befindet sich nun in einer besonderen Schiefstellung. Dazu neigen sich der obere Drehteil 13 des Hinterwagens 4 in der Längsachse des Hinterwagens 4 und der untere Drehteil 14 des Vorderwagens 1 in der Längsachse des Vorderwagens 1 nach vorne. Damit befinden sich bei der Geradeausfahrt, nämlich dann, wenn die Längsachsen des Vorderwagens 1 und des Hinterwagens 4 übereinstimmen, der höchste Kontaktpunkt 16 des unteren Drehteils 14 in Fahrtrichtung hinter dem Dreh- und Lastbolzen 15 des Drehkranzes 12 und der tiefste Kontaktpunkt 17 in Fahrtrichtung vor dem Dreh- und Lastbolzen 15 des Drehkranzes 12.
Wie die 2 und 3 zeigen, stellt die Kontaktfläche des oberen Drehteils 13 mit der Schiefstellung oder einer entsprechenden konischen Ausführung der beiden Drehteile 13, 14 eine schiefe Ebene 18 für eine Linkskurve und eine schiefe Ebene 19 für eine Rechtskurve dar, die mit dem höchsten Kontaktpunkt 16 des unteren Drehteils 14 harmonieren, und eine schiefe Ebene 20 für die Rechtskurve und eine schiefe Ebene 21 für die Linkskurve, die mit dem tiefsten Kontaktpunkt 17 des unteren Drehteils 14 zusammenwirken. Durch eine Lenkbewegung am Vorderwagen 1 werden die Kontaktpunkte 16, 17 auf den entsprechenden schiefen Ebenen 18 und 21 bzw. 19 und 20 jeweils gleichsinnig verschoben. Zur Vermeidung einer Übersteuerung der Lenkbewegung sind die schiefen Ebenen 18, 19, 20, 21 auf den maximalen Einschlagwinkel der Deichsel 11 begrenzt. Der Neigungswinkel des oberen Drehteils 13 und damit der schiefen Ebenen 18, 19, 20, 21 ist dabei in einer vorbestimmten Größe auf die bei einer Kurvenfahrt zu erwartende Fliehkraft abgestimmt. Zur Verteilung der Last ist der Kontaktbereich zwischen den beiden Drehteilen 13, 14 großflächig ausgelegt.
Die Funktion und die Wirkungsweise des neuen Zugwagens sollen an Hand der 4 bis 7 erläutert werden.
Gemäß der 4 und 5 befinden sich die Längsachsen des Vorderwagens 1 und des Hinterwagens 4 in Übereinstimmung, sodass die Fahrtrichtung des Zugwagens geradeaus verläuft. Auf Grund der Parallelität der beiden Drehteile 13, 14 des Drehkreuzes 12 zur Querachse des Zugwagens befindet sich das Fahrgestell 5 in der Waagerechten. Während dieser Geradeausfahrt wirkt auf den Zugwagen lediglich eine sich aus dem Gewicht des Zugwagens ergebende vertikale Massenkraft F_M, die sich auf Grund der waagerechten Lage des Fahrgestells in entsprechender Weise auf alle vier Laufräder 3, 7 gleichmäßig verteilt.
Nach den 6 und 7 ist der Vorderwagen 1 für eine rechte Kurvenfahrt ausgelenkt, sodass sich die Längsachsen des Vorderwagens 1 und des Hinterwagens 4 kreuzen. Bei dieser Auslenkung bewegt sich der höchste Kontaktpunkt 16 des unteren Drehteiles 14 des Vorderwagens 1 aus der Längsachse des Hinterwagens 4 heraus und verschiebt sich auf der schiefen Ebene 19 des oberen Drehteiles 13. Dabei stellt sich zwischen dem oberen Drehteil 13 und dem unteren Drehteil 14 eine Nichtparallelität zur Querachse des Zugwagens ein, die das untere Drehteil 14 das Fahrgestell 5 des Hinterwagens 4 anheben und das Fahrgestell 5 in eine zum Kurveninneren zeigende Seitenlage neigen lässt. Dabei ergibt sich der einstellende Neigungswinkel des Fahrgestells 4 aus einem Verhältnis zum Einschlagswinkel des lenkenden Vorderwagens 1. Die Seitenlage des Fahrgestells 5 überträgt sich auch auf die Hinterachse 6, die dieser Verdrehung auf Grund der Funktion der Drehstabachse oder eines anderen Federelementes weitestgehend nachgibt und beide Hinterräder 7 in Bodenhaftung belässt. An Stelle der Drehstabachse kann die Hinterachse 6 auch mit anderen wankbelastbaren Federelementen ausgestattet sein.
Bei dieser Kurvenfahrt und in der geneigten Lage des Fahrgestells 5 wirken verschiedene Kräfte auf den Zugwagen. Die bereits bei der Geradeausfahrt wirkende vertikale Massenkraft F_M teilt sich auf Grund der Schieflage des Fahrgestells 5 in eine in gleicher Richtung wirkende vertikale Kraftkomponente F_M1 und in eine horizontale, zum Kurveninneren zeigende Kraftkomponente F_M2. Dabei wird die Größe dieser nach innen zeigenden horizontalen Kraftkomponente F_M2 der Massenkraft vom Neigungswinkel der schiefen Ebene des oberen Drehteils 13 bestimmt. Der nach innen zeigenden horizontalen Kraftkomponente F_M2 wirkt eine nach außen zeigende horizontale Fliehkraft F_F entgegen, die sich aus der Masse und aus der Geschwindigkeit des Zugwagens während der Kurvenfahrt ergibt. In besonderer Weise ist der Neigungswinkel der schiefen Ebene am oberen Drehteil 13 so ausgelegt, dass die innere horizontale Komponente des Massenkraft F_M2 gleich groß wie die maximal zu erwartende horizontale Fliehkraft F_F des Zugwagens ist. Damit neutralisieren sich die zum Kurveninneren zeigende Kraftkomponente der Massenkraft F_M2 und die nach außen wirkende Fliehkraft F_F weitestgehend, sodass wieder nur die vertikale Kraftkomponente der Massenkraft F_M1 in einer gleichmäßigen Verteilung auf die Laufräder 3, 7 wirkt. Damit haben alle Laufräder 3, 7 auch in der Kurvenfahrt eine ausreichende Bodenhaftung.

1: Vorderwagen
2: Vorderachse
3: Vorderrad
4: Hinterwagen
5: Fahrgestell
6: Hinterachse
7: Hinterrad
8: Fahrersitz
9: Fußstütze
10: Standfläche
11: Deichsel
12: Drehkranz
13: oberes Drehteil
14: unteres Drehteil
15: Dreh- und Lastbolzen/15' Kugeldrehkranz
16: höchster Kontaktpunkt
17: tiefster Kontaktpunkt
18: schiefe Ebene, links
19: schiefe Ebene, rechts
20: schiefe Ebene, rechts
21: schiefe Ebene, links

Claims

Zugwagen, insbesondere für den Pferdesport, bestehend aus einem Vorderwagen (1) und einem Hinterwagen (4), die über eine Drehschemellenkung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehschemellenkung für jede Lenkrichtung mit einem Kurvengetriebe gekoppelt ist, das den Hinterwagen (4) in Abhängigkeit vom Lenkausschlag zum Kurveninneren neigt.
Zugwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehschemellenkung aus einem Drehkreuz (12) mit einem oberen Drehteil (13) und einem unteren Drehteil (14) besteht, wobei vorzugsweise das obere Drehteil (13) als Kurventräger und das untere Drehteil (14) als Kurvenglied ausgebildet ist.
Zugwagen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise als Kurventräger ausgebildete obere Drehteil (13) und der vorzugsweise als Kurvenglied ausgebildete untere Drehteil (14) einen höchsten Kontaktpunkt (16) in Fahrtrichtung hinter dem Dreh- und Lastbolzen (15) des Drehkreuzes (12) und einen tiefsten Kontaktpunkt (17) in Fahrtrichtung vor dem Dreh- und Lastbolzen (15) ausbilden.
Zugwagen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn des Kurventrägers eine schiefe Ebene (18, 19) ist, wobei sich eine schiefe Ebene (18) einerseits und eine andere schiefe Ebene (19) andererseits des höchsten Kontaktpunktes (16) anordnet.
Zugwagen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Drehteil (13) und das untere Drehteil (14) als ein aneinander gleitendes Paar von Drehscheiben ausgebildet sind, wobei die beiden Drehscheiben zur Erzielung von schiefen Ebenen (18, 19, 20, 21) in Fahrtrichtung geneigt angeordnet sind, sodass sich gegenüberliegende Ebenen (18, 21) für einen rechten Lenkungseinschlag und gegenüberliegende Ebenen (19, 20) für einen linken Lenkungsanschlag ausbilden.
Zugwagen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der schiefen Ebenen (18, 19, 20, 21) in einer vorbestimmten Größe auf die bei einer Kurvenfahrt zu erwartende horizontalen Fliehkraft F_F abgestimmt ist.
Zugwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterachse (6) zum Ausgleich der Kippbewegung des Fahrgestells (5) vorzugsweise als eine Drehstabachse ausgebildet ist.