DE2707541A1

DE2707541A1 - Schienenungebundenes landfahrzeug

Info

Publication number: DE2707541A1
Application number: DE19772707541
Authority: DE
Inventors: Eric Booth
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1976-02-24
Filing date: 1977-02-22
Publication date: 1977-09-01
Also published as: US4128137A; FR2342197A1; GB1578742A; DE2707541C2; FR2342197B1

Description

Patentanwalt MICHAEL KORN

Dipl. Ing.

National Research N 11 P 9

Development Corporation 19. Feb. 1977

London/England

Schienenungebundenes Landfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein schienenungebundenes Landfahrzeug, d.h. also ein Fahrzeug, welches mit Rädern auf dem Boden steht bzw. fährt, die nicht mit Schienen geführt sind, sondern vielmehr steuerbar sind, um über Straßen, Gänge und dgl. fahren zu können. Während die Erfindung im wesentlichen auf ein mit einem Motor ausgerüstetes Fahrzeug dieser Art gerichtet ist, betrifft sie auch entsprechende Fahrzeuge, die z.B. geschoben oder gezogen werden müssen. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Krankenstuhl nach Art eines kleinen, mit einem Motor angetriebenen Fahrzeugs für einen Invaliden.

Eine wichtige Anforderung an solche "Fahrzeuge" ist, daß sie einen möglichst geringen Kurvenradius haben; bevorzugt wird ein Drehvermögen "auf dem Teller", d.h. um die vertikale Mittelachse des Fahrzeuges. Wenn ein Fahrzeug ausschließlich auf Rädern läuft, die nach Art von Möbelrollen gelagert sind, d.h. um eine horizontal versetzte vertikale Achse am Fahrzeug frei drehbar befestigt sind, dann ist diese Möglichkeit jederzeit gegeben; ein wesentlicher Nachteil eines so ausgebildeten Fahrzeuges besteht aber darin, daß es nicht selbstfahrend sein kann, weil in diesem Falle

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D-4000 Düsseldorf 1 Bahnstraße 62 Telefon 0211/356338

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mindestens die Steuerung, vor allem auf unebenem Gelände, außerordentlich schwierig ist. Es gibt eine ganze Anzahl von Invaliden-Fahrzeugen, die hinsichtlich ihrer Radaufhängungen eine Kombination von Möbelrollen und Rädern auf am Fahrzeug festgelegten Achsen haben, wodurch man eine Steuerbarkeit und einen nen geringen Kurvenradius erhält. Ein bekanntes Fahrzeug dieser Art hat vier Räder, die an den vier Ecken eines Quadrates angeordnet sind, dessen Diagonale die Fahrtrichtung des Fahrzeuges ist. Das vorderste Rad ist ein federbelastetes Möbelrollenrad, und das hintere Rad ist nicht gefedert; die beiden verbleibenden Räder sind die Antriebsräder und auf festen, miteinander fluchtenden Achsen gelagert. Das Steuern wird dabei durch unterschiedliche Antriebsdrehzahlen der beiden Räder auf den festen Achsen bewirkt. Die federnde Lagerung des vorderen Rades gestattet die Fahrt auf unebenem Qäände, wobei natürlich der Hub des gefederten Weges eine Begrenzung darstellt. Ein weiterer Nachteil eines solchen Fahrzeuges ist darin zu sehen, daß das Fahrzeuggewicht im wesentlichen auf den beiden Antriebsrädern liegt. Dadurch wird ein hoher Energieverbrauch bedingt, wenn eines der beiden Antriebsräder ein Hindernis überwinden muß.

Die Lösung der sich aus den vorstehenden Ausführungen ergebenden Aufgabe ist im Anspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche beschreiben besonders zweckmäßige technische Weiterbildungen des Erfindungsgedankens.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 schematisch in Seitenansicht das Fahrwerk

eines AusfUhrungsbeispiels der Erfindung auf ebenem Grund;

Figuren 2, 3 und 4 ähnliche Darstellungen desselben Fahrwerkes beim Überfahren eines Hindernisses;

Fig. 5 schematisch die Darstellung einer anderen Ausgestaltung des Fahrwerkes;

Fig. 6 eine Ansicht auf das Fahrwerk nach den Figuren 1-4 von unten; und

Fig. 7 eine Unteransicht eines weiteren Fahrwerks nach der Erfindung.

Das Fahrwerk nach den Figuren 1-4 und 6 für ein Fahrzeug weist zunächst eine Boden platte 1 auf; an dieser ist eine Radanordnung 2 angeordnet und zwei Waagebalken-Radaufhängungen 3. Fig. 3 zeigt gestrichelt den Fahrzeugaufbau 5 des Fahrzeuges, und zwar mit Sitz 6, einem elektrischen Akkumulator 7 und voneinander unabhängigen Antriebsmotoren 8 für die beiden Haupträder 15 mit Steuereinrichtung 9, über welche der Fahrer das Fahrzeug dadurch steuert, daß er über die beiden Motoren 8 die Antriebsräder 15 mit unterschiedlichen und wählbaren Drehzahlen antreibt. Die Bodenplatte 1 ist gewissermaßen das tuende Teil für die "Karosserie" 5.

Die vertikale Drehachse 4 (Figuren 1 und 6) des Fahrzeuges geht durch den Mittelpunkt der beiden fluchtenden Wellen 17 der Räder 15· Tatsächlich fluchten die beiden Achsen 17 nur dann, wenn die beiden Waagebalken 3 bezüglich der Bodenplatte 1 den gleichen Neigungswinkel haben.

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Die Hochachse 4 geht damit im wesentlichen durch den Mittelpunkt des Fahrzeuges; wenn man die Räder 15 mit einem Differentialantrieb etwa der beschriebenen Art versieht, dann ist der Drehradius des Fahrzeuges im kleinsten Falle nicht größer als der Radius 41 (Fig. 6) zwischen der Hochachse 4 und dem davon am weitesten entfernten Teil des ganzen Fahrzeuges. Die Tatsache, daß die Achse 4 im wesentlichen durch den Schwerpunkt des Fahrzeuges im beladeneη Zustand geht, was z.B. Fig. 6 zeigt, führt zu stabilen Lenkeigenschaften. Man denke in diesem Zusammenhang daran, daß bei Nichterfüllung der soeben genannten Bedingung das Lenkverhalten ähnlicher Fahrzeuge nicht schwingungsfrei um die Fahrzeugrichtung ist.

Der Pfeil Io (in Fig. 3) gibt die normale Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeuges an, obwohl das Fahrzeug selbstverständlich auch in der entgegengesetzten Richtung fahren kann, wenn man den Sitz 6 um l8o° auf dem Fahrzeug dreht. Man erkennt, daß die Radanordnung 2 nur ein einziges Rad 11 aufweist, das zunächst um eine horizontale Achse 12 frei drehbar i£. Um eine vertikale Welle 13* die horizontal gegenüber der Welle 12 versetzt ist, ist das ganze Rad gegenüber dem Fahrzeug nach Art einer Möbelrolle drehbar. Vorne an den beiden Seiten befindet sich am Fahrzeug je ein Waagebalken 16, der daran fest ein größeres hinteres Rad 15 und ein kleineres Rad 14 trägt, welches an diesem Waagebalken ebenfalls nach Art einer Möbelrolle befestigt ist: Das Rad 14 ist um die horizontale Welle 18 in einer Lagerung 31 drehbar, die ihrerseits um die Welle 19 frei im Waagebalken 16 drehbar ist. Die Waagebalken 16 sind drehbar auf einer gemeinsamen Welle 2o über Laschen 21 an der Grundplatte 1 festgelegt.

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Aus der Betrachtung der Figuren 1-4, welche das Überfahren eines Hindernisses 25 durch das Fahrzeug darstellen, sieht man, daß ständig alle Räder 11, 14 und 15 des Fahrzeuges Bodenberührung haben. Die Höhe des Hindernisses

15 betrage X beliebige Einheiten. Während man aus Fig. erkennt, daß beim Überfahren des Hindernisses das entsprechende vordere Rad 14 sich um dieselbe Strecke nach oben über Grund erhebt, was gemäß Fig. 3 auch für das zugeordnete Hauptrad 15 gilt, erkennt man, daß beim Überfahren des Hindernisses der entsprechende Waagebalken

16 verschwenkt, wobei sich die Schwenkachse 2o um weniger als X Längeneinheiten in der Vertikalen bewegt.

Da die vom Benutzer gefühlten Fahrzeugbewegungen in vertikaler Richtung im wesentlichen auf Bewegungen der Plefcte 1 zurückgehen, als auf vertikale Bewegungen der Räder selber, erhält man bessere, d.h. ruhigere Fahreigenschaften dann, wenn die genannten vertikalen Bewegungen nur von den Rädern mitgemacht werden, und nur im kleineren Umfang von der Grundplatte 1. Das hintere Rad 11 ist insofern mehr konventionell gelagert, so daß dann, wenn gemäß Fig. 4 dieses Rad sich oben auf dem Hindernis 25 befindet, der Hinterteil des Fahrzeuges 1 sich tatsächlich um die Strecke X nach oben bewegt. Dies stört jedoch nicht so sehr, wie eine gleich starke vertikale Bewegung der Frontplatte 1 am vorderen Ende, weil der Benutzer im allgemeinen weniger empfindlich auf Höhenänderungen des hinteren Teils des Fahrzeuges ist, als auf Änderungen der Höhe des vorderen Teils des Fahrzeugs, welches die Antriebsräder trägt. Selbstverständlich kann man die Höhenbewegung des hinteren Teils des Fahrzeuges beim Überfahren von Hindernissen dadurch verringern, daß man anstelle eines Rades 11 in der gezeigten Weise zwei hintereinander laufende Räder verwendet, die ihrerseits an einem Waagebalken nach Art des Bauteils 16 gelagert sind. In ähnlicher Weise können anstelle der angedeute-

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ten einfachen Räder auch Räder mit Doppelbereifung vorgesehen werden, oder Räder, die ihrerseits doppelt ausgebildet sind und um horizontale Querachsen pendelnd gelagert sind, die ihrerseits in Fahrzeuglängsrichtung verlaufen ("Pendelachse").

Die Höhe der tatsächlich überfahrbaren Hindernisse, wie insbesondere Schwellen und dgl., hängt selbstverständlich von den Fahrzeugdimensionen ab, insbesondere der Länge der Waagebalken 16 und der Bodenfreiheit zwischen der Achse 2o an der Unterseite der Grundplatte 1. Das Fahrzeug kann nicht über so hohe Hindernisse fahren, daß ein Ende der Waagebalken 16 oder irgendein Teil eines Rades 14 oder 15 mit der Bodenplatte 1 in Berührung kommt. Eine solche Berührung der Bodenplatte 1 durch ein Rad 15 und das hintere Ende eines Waagebalkens 16 wird gemäß Fig. 3 dadurch vermieden, daß in der Unterseite der Bodenplatte 1 entsprechende Ausnehmungen vorgesehen sind. In Fig. 3 schematisch bei 26 und 27 angedeutete Anschläge können dazu dienen, eine Berührung der Enden der Waagebalken 16 und insbesondere der Lauffläche der Räder 15 mit der Bodenplatte 1 zu verhindern, wenn das Fahrzeug über ein zu großes Hindernis fährt.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 hat der Waagebalken eine abgekröpfte Gestalt mit einem schräg verlaufenden Abschnitt 28, wobei eine erheblich längere Lasche 29 verglichen mit der Lasche 21 Anwendung findet. Das jeweilige Rad 15 1st nicht mehr über eine Lasche am Waagebalken gelagert, wie dies in den Figuren 1-4 gezeigt ist, sondern durch ein Lager J52, dessen Geometrie sich ohne weiteres aus Fig. 5 ergibt. Wenn man die Schwenkachse zwischen dem Waagebalken und der Bodenplatte gemäß Fig. 5 absenkt, muß man zwar mit stärkeren vertikalen Auslenkungen beim Überfahren eines Hindernisses rechnen, erhält aber eine geringere Vorwärts- oder RUckwärtsnick-

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bewegung, wodurch der Energieaufwand zum Überfahren eines Hindernisses kleiner wird.

Wie in Fig. 1 angedeutet ist, kann für jeden Waagebalken 16 am hinteren Ende eine Zugvorrichtung 35 vorgesehen sein, welche einen Handgriff 37 und ein wie ein Hebel wirkendes Element 36 aufweist. Das Zugglied 35 ist hinten bei 38 an jedem Waagebalken l6 befestigt. Durch Hochziehen des Handgriffes 37 und Drehung des Elementes 36 im Uhrzeigersinne kann das hintere Ende des Waagebalkens 16 angehoben werden, so daß die beiden Antriebsräder 15 vom Boden freikommen, wobei das ganze Fahrgestell die Lage der Teile gemäß Fig. 3 annimmt, ohne daß jedoch ein Hindernis vorhanden ist. Wie erwähnt, gehört zu jedem Waagebalken 16 eine solche Hubeinrichtung, und wenn die beiden Hubeinrichtungen betätigt sind, so daß die Antriebsräder 15 also keine Bodenberührung haben, steht oder fährt das Fahrzeug nur auf den Möbelrollen-artigen Rädern 11 und 14. In einem solchen Falle läßt sich das ganze Fahrzeug also in jeder beliebigen Richtung schieben oder drehen, was dann erkennbar schwierig oder gar unmöglich wäre, wenn die angetriebenen Räder 15 Bodenberührung hätten.

Wie man erkennt, sind im normalen Fahrbetrieb alle fünf Räder 11,14 und 15 in Bodenberührung, vorausgesetzt, daß das Fahrzeug nicht an ein zu großes Hindernis geraten ist. Da jedes der fünf Räder einen Teil der Masse des Fahrzeuges trägt, ist dadurch der Massenanteil klein, der von den Antriebsrädern 15 übernommen wird, was sich auf den Leistungsbedarf des Fahrzeuges auswirkt. Bei dieser Überlegung zeigt sich de besondere Vorteilhaftigkelt der erfindungsgemäßen Ausbildung des Fahrgestells insbesondere gegenüber der eingangs beschriebenen bekannten Anordnung: Wichtig ist nämlich, daß auch axif unebenem

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Grund immer alle Räder auf dem Boden sind und der von den Antriebsrädern übernommene Teil der Last im wesentlichen stets gleichbleibt.

Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1-6 davon ausgegangen wurde, daß die beiden Haupträder 15 angetrieben werden, kann man das beschriebene System der Radaufhängung auch für solche Fahrzeuge verwenden, die immer durch Hilfskräfte geschoben oder gezogen werden, z.B. in Krankenhäusern oder dgl.

Bei der AusfUhrungsform einer Fahrgestellausbildung für ein Fahrzeug gemäß Fig. 7 ist eine einzige Sctwenkanordnung 45 anstelle der beiden Aufhängungen 3 vorgesehen. Ein Rahmen 47 ist um eine Fahrzeug-feste, querverlaufende Achse 46 schwenkbar unter der Bodenplatte 1 gelagert. Der Rahmen 47 trägt ein möbelrollenartiges Rad 48, welches von einem Motor 49 angetrieben ist und über eine Steuer-Handhabe 45 lenkbar ist. Der Benutzer steuert das Fahrzeug dadurch, daß er die Handhabe 5o verdreht; die Drehzahl des Motors 49 und damit die Geschwindigkeit des ganzen Fahrzeuges it durch nfchtgezeigte Stellmittel vom Benutzer bedienbar. Der Rahmen 47 trägt weiter zwei frei laufende Räder 51 auf einer festen gemeinsamen Welle 52. Ein weiteres möbelrollenartiges Rad 55 ist am hinteren Ende der Bodenplatte 1 befestigt. Wenn die Räder in ähnlicher Weise hochgehoben werden wie dies unter Hinweis auf die Bauelemente 35-38 der Fig. 1 erläutert wurde, blieben in diesem Falle nur die beiden Räder 48 und 53 auf dem Boden und das Fahrzeug würde kippen. Zur Vermeidung eines solchen Kippens sind zusätzliche und ggfs. zurückziehbare möbelrollenartige Räder 54 in kleinen Gehäusen 55 an der Bodenplatte 1 befestigt. Bevor man die Räder 51 in der beschriebenen Weise hochzieht, senkt man

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die Räder 5^ ab, damit das Fahrzeug in beliebiger Richtung verschiebbar und verdrehbar ist.

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Claims

Patentanwalt MICHAEL KORN Dipl. Ing. National Research N 11 P 9 Development Corporation I9. Feb. I977 London/Sng1and Patentansprüche

1. Schienenungebundenes Landfahrzeug mit einem Bodenunebenheiten ii ständigem Kontakt Überfahrenden Fahrwerk mit nach Art eines Waagebalkens als Radaufhängung gelagertem Fahrgestell, dessen zwei Waagebalken in quer zur Längsrichtung verlaufenden Lagern drehbar und im wesentlichen einander gegenüberliegend an den Seiten des Fahrzeugs angeordnet sind und jeweils ein nicht lenkbares Tragrad lagern, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils andere Rad (14) an jedem Waagebalken (l6) als ganzes nach Art von Möbelrollen um eine senkrechte Achse (I9) schwenkbar gelagert ist.

2. Landfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Tragräder mit zum Zweck der Steuerung des Fahrzeugs unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar sind.

3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Tragrad ein eigener Motor vorgesehen ist.

4. Landfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuer- oder Lenkeinrichtung an einem nach Art einer Möbelrolle gelagerten Rad angreift, welches entweder an einem der Waagebalken oder an anderer Stelle des Fahrgestells gelagert ist.

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5· Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere der nach Art von Möbelrollen gelagerten Räder zum Antrieb des Fahrzeuges dient.

6. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Waagebalken in einem Rahmen vereinigt sind, der die beiden koaxial angeordneten Tragräder und mindestens ein um eine senkrechte Achse schwenkbar gelagertes Rad trägt.

7. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Waagebalkenanordnung zwei Waagebalken aufweist, die um eine gemeinsame, quer zur Längsrichtung verlaufende Achse am Fahrzeug schwenkbar gelagert sind, und daß jeder Waagebalken ein Tragrad (15) und mindestens ein nach Art einer Möbelnile gelagertes Rad (14) aufweist.

8. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Achse für die beiden Tragräder (15) die schwerpunktbezogene Hochachse des Fahrzeugs schneidet oder ihr mindestens sehr nahe kommt (4; Fig. 1).

Fahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Anheben der Tragräder (15) derart, daß das Fahrzeug nur auf nach Art von Möbelrollen gelagerten Rädern (11,14) steht bzw. rollt.

Io. Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere der nach Art von Möbelrollen gelagerten Räder nach oben einziehbar ausgebildet sind.

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