DE4410052A1 - Kraftfahrzeug mit hinteren Raupenbändern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, welches Vorder- und Hinterräder mit Reifen und um die Hinterräder gezogenen Raupenbändern aufweist.

Aus der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 3-103506 ist ein Raupenkraftfahrzeug bekannt, welches lenk­ bare Vorderräder und flexible Antriebsraupenbänder auf­ weist. Die flexiblen Antriebsraupenbänder sind jeweils um ein Hinterrad und ein leerlaufendes Rad gezogen, wobei das leerlaufende Rad in der Nähe des entsprechenden Hinterrads angeordnet ist. Die flexiblen Antriebsraupenbänder sind für Fahrt auf gepflasterter Straße (paved road) und holperigem bzw. unebenem Gelände geeignet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit um Hin­ terräder und leerlaufende Räder gezogenen Antriebsraupen­ bändern bereitzustellen, welches erhöhte Stabilität bei Ge­ radeausfahrt aufweist sowie verbesserte Manövrierfähigkeit bei Fahrt längs Spurrinnen (grooved trails) auf der Straße oder in unebenem Gelände.

Erfindungsgemäß wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, um­ fassend eine Kraftfahrzeugkarosserie, ein Paar Antriebshin­ terräder, die an der Kraftfahrzeugkarosserie drehbar ange­ bracht sind, ein Paar um die Antriebshinterräder gezogener Raupenbänder und ein paar Vorderräder, die entsprechende Reifen aufweisen und drehbar an der Kraftfahrzeugkarosserie derart angebracht sind, daß die Vorderräder einer Sturz­ kraft unterworfen sind, die in der gleichen Richtung ge­ richtet ist wie auf die Raupenbänder ausgeübte Sturzkraft. Vorzugsweise können die Vorderräder an dem Kraftfahrzeug derart drehbar angebracht sein, daß die Vorderräder einer in negativer Richtung gerichteten Sturzkraft unterworfen sind.

Da bei Fahrt des Fahrzeugs längs Spurrinnen auf der Straße die Sturzkraft auf die Vorderräder und die Raupenbänder in der gleichen Richtung ausgeübt wird, ist jedwedes Giermo­ ment, welches versucht, die Richtung des Kraftfahrzeugs zu ändern, klein, und somit kann das Kraftfahrzeug stabil ge­ radeaus fahren.

Die vorstehenden und weiteren Ziele, Einzelheiten und Vor­ teile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in welchen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraft­ fahrzeugs mit hinteren Raupenbändern darstellt;

Fig. 2 eine Druntersicht, teilweise im Schnitt, von Vor­ derrädern, Hinterrädern und leerlaufenden Rädern und Raupenbändern des Kraftfahrzeugs gemäß Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht eines der Raupen­ bänder in vergrößertem Maßstab darstellt;

Fig. 4 eine schematische Ansicht ist, welche einen Sturz­ winkel eines Rads und eine auf das Rad ausgeübte Sturzkraft zeigt; und

Fig. 5 ein Diagramm zeigt, das die Beziehung zwischen Sturzwinkeln und Sturzkräften auf verschiedene Rei­ fen auf Grundlage der in Fig. 4 dargestellten De­ finition zeigt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, liegt das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 1 bspw. in Form eines Kleinlastkraftwagens vor, der allgemein eine Kraftfahrzeugkarosserie 4 mit einer Kabine 2 und einer Ladefläche 3 umfaßt.

Wie auch in Fig. 2 dargestellt, weist das Kraftfahrzeug 1 ein Paar in Seitenrichtung beabstandeter Antriebshinterrä­ der 5 und ein Paar in Seitenrichtung beabstandeter, lenk­ barer Vorderräder 15 auf, sowie ein Paar in Seitenrichtung beabstandeter, leerlaufender Räder 6, welche zwischen den Vorderrädern 15 und Hinterrädern 5 sowie den Hinterrädern 5 benachbart angeordnet sind.

Die Räder 5, 6, 15 weisen jeweils Luftreifen aus Gummi auf. Das Kraftfahrzeug 1 umfaßt ferner ein Paar in Seitenrich­ tung beabstandeter, flexibler Raupenbänder 20, von denen jedes um einen entsprechenden Satz Räder gezogen ist, näm­ lich ein Hinterrad 5 und ein leerlaufendes Rad 6. Die Rau­ penbänder 20 sind aus einem flexiblen Material, bspw. einem elastomeren Material, wie Gummi oder dgl., gefertigt. Jedes der Raupenbänder 20 weist eine Reihe von zahnförmigen Sei­ tenführungen 21 auf, die an jedem seiner äußeren Seitenrän­ der abstehen.

Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die Hinterräder 5 und leerlau­ fenden Räder 6 an einem Paar in Seitenrichtung beabstande­ ter Schwingungsträger 7 (swing beams 7) abgestützt, welche durch entsprechende hintere Aufhängungen 8 an der Kraft­ fahrzeugkarosserie 4 unabhängig abgestützt sind. Das Kraft­ fahrzeug 1 weist einen an der Kraftfahrzeugkarosserie 4 un­ terhalb der Ladefläche 3 angebrachten Motor 9 auf. Der Mo­ tor 9 weist ein eingebautes Getriebe zum übertragen von Drehmoment auf eine Hinterrad-Antriebseinheit 10 auf. Die Hinterrad-Antriebseinheit 10 ist betriebsmäßig mit den Hin­ terrädern 5 gekoppelt, um das Drehmoment über entsprechende hintere Antriebsachsen 11 auf die Hinterräder 5 zu übertra­ gen.

Die Vorderräder 15 sind an der Kraftfahrzeugkarosserie 4 durch entsprechende vordere Aufhängungen 16 unabhängig ab­ gestützt (siehe Fig. 1) und betriebsmäßig mit entsprechen­ den Zugstangen 17 gekoppelt, welche über eine Lenkwelle 13 mit einem Lenkrad 12 verbunden sind (siehe Fig. 2). Das Drehmoment von dem Getriebe kann ferner durch eine Vorder­ rad-Antriebseinheit 18, welche eine Antriebswelle und ent­ sprechende vordere Antriebsachsen 19 umfaßt, auf die Vor­ derräder 15 übertragen werden.

Fig. 3 zeigt ein Teil eines Raupenbands 20 in vergrößertem Maßstab.

Wie in Fig. 3 dargestellt, weist das Raupenband 20 einen langgestreckten Bandkörper 22 auf, der, wie in Fig. 1 dar­ gestellt ist, endlos ausgebildet ist und an seiner Boden­ kontaktseite eine Mehrzahl alternierender Reihen erster, zweiter und dritter, im wesentlichen winkelförmiger bzw. umgekehrt-V-förmiger Rippen 23, 24, 25 mit flachem Rücken trägt, welche in der durch den Pfeil Pf bezeichneten Längs­ richtung, in der sich das Raupenband 20 bewegt, aufeinan­ derfolgend in vorbestimmten Intervallen angeordnet sind. Die winkelförmigen Rippen 23, 24, 25 weisen in Richtung der durch den Pfeil Pf bezeichneten Längsrichtung. Zwei benach­ barte winkelförmige Rippen 23, 24, 25 überlappen einander, d. h. der Scheitelpunkt der einen der winkelförmigen Rippen liegt zwischen den Diagonallinien der anderen winkelförmi­ gen Rippe und zwar um eine Distanz, die etwa der Hälfte der Erstreckung jeder der winkelförmigen Rippen 23, 24, 25 in Längsrichtung des Raupenbands 20 entspricht.

Die winkelförmigen Rippen 23, 24, 25 sind in eine Mehrzahl von Blockbereichen 27 gruppiert, die jeweils aus einer Mehrzahl von bspw. drei winkelförmigen Rippen 23, 24, 25 gebildet und durch schmale Quernuten bzw. offene Bereiche 26, welche sich über das Riemenband 20 erstrecken, getrennt sind. Jede der winkelförmigen Rippen 23, 24, 25 ist durch drei Längsnuten in vier Segmente unterteilt, d. h. durch eine mittlere Nut 31 und zwei seitliche Nuten 32, 33, die in Längsrichtung des Raupenbands 20 verlaufen.

Insbesondere ist jede der ersten winkelförmigen Rippen 23 aus zwei mittleren Segmenten 23a, 23b zusammengesetzt, die in Querrichtung voneinander durch die mittlere Nut 31 ge­ trennt und bezüglich dieser symmetrisch ausgebildet sind, sowie aus zwei Endsegmenten 23c, 23d, die in Querrichtung von den mittleren Segmenten 23a, 23b durch die seitlichen Nuten 32, 33 getrennt sind und bezüglich der mittleren Nut 31 symmetrisch ausgebildet sind. In analoger Weise ist jede der zweiten winkelförmigen Rippen 24 aus zwei mittleren Segmenten 24a, 24b zusammengesetzt, die voneinander durch die mittlere Nut 31 getrennt und bezüglich dieser symme­ trisch ausgebildet sind, sowie aus zwei Endsegmenten 24c, 24d, die in Querrichtung von den mittleren Segmenten 24a, 24b durch die seitlichen Nuten 32, 33 getrennt und bezüg­ lich der mittleren Nut 31 symmetrisch ausgebildet sind. Jede der dritten winkelförmigen Rippen 25 ist aus zwei mittleren Segmenten 25a, 25b zusammengesetzt, die in Quer­ richtung voneinander durch die mittlere Nut 31 getrennt und bezüglich dieser symmetrisch ausgebildet sind, sowie aus zwei Endsegmenten 25c, 25d, die in Querrichtung von den mittleren Segmenten 25a, 25b durch die seitlichen Nuten 32, 33 getrennt und bezüglich der mittleren Nut 31 symmetrisch ausgebildet sind.

In jedem der Blockbereiche 27 sind die erste winkelförmige Rippe 23, die zweite winkelförmige Rippe 24 und die dritte winkelförmige Rippe 25 aufeinanderfolgend in der genannten Reihenfolge in Längsrichtung des Raupenbands 20 angeordnet. Jedoch sind die mittleren Segmente 25a, 25b und die Endseg­ mente 25c, 25d der dritten winkelförmigen Rippe 25 vonein­ ander ferner durch eine der Quernuten 26 getrennt. Somit gehören die mittleren Segmente 25a, 25b einerseits und die Endsegmente 25c, 25d andererseits zu benachbarten Blockbe­ reichen 27, 27′.

Die Endsegmente 23c, 23d der ersten winkelförmigen Rippen 23 weisen im Querschnitt eine rechteckige Gestalt auf, wo­ bei eine Rechteckskante in Querrichtung des Raupenbands 20 verläuft. Die Endsegmente 24c, 24d, 25c, 25d der zweiten und dritten winkelförmigen Rippen 24, 25 weisen im Quer­ schnitt eine gebogene bzw. gekrümmte Gestalt auf, wobei eine gebogener Kante bzw. Sektorkante in Querrichtung des Raupenbands 20 verläuft.

Die Endsegmente 23c, 23d rechteckigen Querschnitts und die Endsegmente 24c, 24d, 25c, 25d gebogenen bzw. gekrümmten Querschnitts sind in Längsrichtung des Raupenbands 20 auf­ einanderfolgend angeordnet.

Die mittleren Segmente 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b weisen im Querschnitt rechteckige Gestalt auf, wobei eine Recht­ eckskante in Querrichtung des Raupenbands 20 verläuft.

Jedes der Segmente 23a-23d, 24a-24d, 25a-25d weist zwei beabstandete Schlitze oder Lamellen 35 auf, die darin in einer zur Bodenkontaktseite des Raupenbands 20 normalen bzw. orthogonalen Richtung ausgebildet sind. Die Lamellen 35 jeder der ersten, zweiten und dritten winkelförmigen Rippen 23, 24, 25 weisen gemeinsam die Gestalt eines Win­ kels bzw. eines umgekehrten V auf, der bzw. das innerhalb der Winkelgestalt der Rippe ausgebildet ist, d. h. sie er­ strecken sich gemeinsam in Längsrichtung der Rippe quer über das Raupenband 20 und im wesentlichen orthogonal zu der durch den Pfeils Pf bezeichneten Richtung, in der das Raupenband 20 läuft. Die Lamellen 35 machen die Segmente 23a-23d, 24a-24d, 25a-25d, und somit die ersten, zweiten und dritten winkelförmigen Rippen 23, 24, 25 in Längsrichtung des Raupenbands 20 flexibel verformbar.

Wenn das Kraftfahrzeug 1 auf einer Straße fährt, wird aus den folgenden Gründen angenommen, daß die um die Antriebs­ hinterräder 5 und die leerlaufenden Räder 6 gezogenen Rau­ penbänder 20 einer Sturzkraft in negativer Richtung unter­ worfen sind:
Wie in Fig. 4 dargestellt, neigt ein Rad mit Sturz dazu, eine Kreisbewegung um einen Schnittpunkt P zwischen einer Verlängerung der Radachse und der Bodenfläche auszuführen. Während das Rad infolge einer radial einwärts gerichteten Kraft F1 eine derartige Kreisbewegung ausführt, wird eine radial auswärts gerichtete Kraft F2 erzeugt, welche ver­ sucht, das Rad aus der geneigten Winkelstellung mit dem Sturzwinkel α in eine zur Fahrbahn orthogonale Winkelstel­ lung zurückzuführen. Die Differenz zwischen diesen Kräften F1, F2 wird als eine Sturzkraft definiert. Die Sturzkraft wird in positiver Richtung ausgeübt, falls F1-F2 < 0 und in negativer Richtung, falls F1-F2 < 0. Falls das Rad einen Diagonalreifen (bias ply tire) aufweist, der geringe Laufflächensteifigkeit und Diagonalcord aufweist, so biegt sich der Diagonalreifen leicht bis zu einem dem Maß des Sturzwinkels α gleichen Grad, d. h. die Differenz zwischen den Außen- und Innen-Raddurchmessern L1 und L2 ist relativ groß, was zu einer relativ großen Kraft F1 und relativ kleinen Kräften F2 führt. Daher ist der Diagonalreifen ei­ ner relativ großen positiven Sturzkraft unterworfen. Falls das Rad einen Radialreifen (radial ply tire) aufweist, der hohe Laufflächensteifigkeit und in Umfangsrichtung verlau­ fenden Stahlcord aufweist, neigt der Radialreifen dazu, sich in geringerem Maß zu biegen, d. h. die Differenz zwi­ schen den Außen- und Innen-Reifendurchmessern L1, L2 ist relativ klein. Der Radialreifen unterliegt somit einer re­ lativ kleinen Kraft F1 und relativ großen Kräften F2 und ist einer relativ großen negativen Sturzkraft unterworfen. Allgemein sind Reifen mit hoher Laufflächensteifigkeit großen Kräften F2 unterworfen. Raupenbänder aus Gummi wei­ sen, wie Radialreifen, eine Anzahl in Umfangsrichtung ver­ laufender Stahlcordfäden auf. Selbst wenn ein Raupenband einen Sturzwinkel aufweist, sind daher seine Außen- und Innen-Durchmesser L1, L2 im wesentlichen gleich zueinander, was dazu führt, daß die Kraft F1 angenähert Null ist. Da die Raupenbänder zu den Stahlcordfäden orthogonal verlau­ fende Kerne (cores) aufweisen, weisen sie darüber hinaus eine hohe Laufflächensteifigkeit auf und sind daher einer großen Kraft F2 unterworfen. Als Folge hiervon unterliegen die Raupenbänder einer relativ großen negativen Sturzkraft.

Die Vorderräder 15 sind an der Kraftfahrzeugkarosserie 4 derart angebracht, daß sie bei Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 einer Sturzkraft unterworfen sind, die in die gleiche Rich­ tung weist wie die auf das Raupenband 20 ausgeübte Sturz­ kraft.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen Sturzwinkel und auf verschiedene Reifen ausgeübter Sturzkraft auf Grundlage der in Fig. 4 dargestellten Definition. Die in Fig. 5 darge­ stellten Sturzkräfte wurden durch Änderung der Sturzwinkel eines Diagonalreifens (A), eines spike- bzw. stollenlosen Reifens (B), eines Gelände-Radialreifens (C) und eines spike- bzw. stollenlosen Reifens (D) erhalten, die unter­ schiedliche Eigenschaften einschließlich Laufflächenmuster bzw. Reifenprofil und Laufflächensteifigkeit aufwiesen. Der Luftdruck in jedem der Reifen (A)-(D) betrug 2 kg/cm² (ca. 2·10⁵ Pa), die jedem der Reifen (A)-(D) auferlegte Radlast betrug 180 kg und die mit diesen Reifen ausgerüste­ ten Kraftfahrzeuge fuhren mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h. Aus Fig. 5 ist zu ersehen, daß die auf einige Reifen ausgeübten Sturzkräfte nicht notwendigerweise posi­ tiv sind, sondern in Abhängigkeit des Typs und der Eigen­ schaften der Reifen negativ sein können.

Jeder der Reifen (A)-(D) wurde als Vorderrad 15 verwendet und es wurde mit dem Kraftfahrzeug 1 ein Fahrtest mit um die Hinterräder 5 und die leerlaufenden Räder 6 gezogenen Raupenbändern 20 durchgeführt, um die Manövrierfähigkeit zu bewerten. Die Ergebnisse des Fahrtests sind in der nachfol­ genden Tabelle angegeben.

In der Tabelle stellt die Manövrierfähigkeits-Bewertung die Leichtigkeit dar, mit der das Lenkrad 12 in bestimmten Fahrzuständen bzw. unter bestimmten Fahrbedingungen betä­ tigt werden kann, und wurde mit bis zu 10 Wertungspunkten bemessen. Die Manövrierfähigkeit wird bei sechs oder mehr Wertungspunkten als "gut" bewertet, bei fünf Wertungspunk­ ten als "mäßig" und bei vier oder weniger Wertungspunkten als "schlecht".

Die in der vorstehenden Tabelle angegebenen Testergebnisse zeigen, daß bei Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 auf unbefestig­ ten Wegen (trails) das Kraftfahrzeug 1 mit Gelände-Radial­ reifen (C) oder einer negativen Sturzkraft unterworfenen, spikelosen Reifen (D) an jedem der Vorderräder 15 die bes­ sere Fahrstabilität bei Geradeausfahrt aufwies und mit leichter Steuereinwirkung von Hand geradeaus gefahren und manövriert werden konnte. Wenn das Kraftfahrzeug 1 mit Dia­ gonalreifen (A) an jedem der Vorderreifen 15 auf unbefe­ stigten Wegen fuhr, wurde ein großes Giermoment auf das Kraftfahrzeug 1 ausgeübt, welches das Kraftfahrzeug 1 seit­ lich um seine vertikale Achse zu drehen versuchte, und es war stets erforderlich, das Kraftfahrzeug 1 zu lenken, um das Kraftfahrzeug 1 auf Geradeausfahrt zu halten. Daher war die Manövrierfähigkeit des Kraftfahrzeugs 1 schlecht.

Man kann den Testergebnissen daher entnehmen, daß das Kraftfahrzeug 1 mit Gelände-Radialreifen (C) oder spike- bzw. stollenlosen Reifen (D) an jedem der Vorderräder 15 in der Lage ist, stabil geradeaus zu fahren, d. h. die auf das Kraftfahrzeug 1 ausgeübten Giermomente waren minimiert, wenn das Kraftfahrzeug auf unbefestigten Wegen fuhr. Dies zeigt, daß die Fähigkeit des Kraftfahrzeugs 1, stabil gera­ deaus zu fahren, aufgrund der Tatsache erzielt werden kann, daß die auf die Vorderräder 15 ausgeübte Sturzkraft in die gleiche Richtung weist wie die auf die Raupenbänder 20 aus­ geübte Sturzkraft.

Wenn die Vorderräder 15 derart eingebaut sind, daß auf sie in der gleichen negativen Richtung eine Sturzkraft ausgeübt wird wie auf die Raupenbänder 20, so wird folglich bei Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 auf unbefestigten Wegen jedwedes Giermoment minimiert, das die Richtung des Kraftfahrzeugs 1 zu ändern versucht, und das Kraftfahrzeug 1 kann mit ver­ besserter Manövrierfähigkeit stabil geradeausfahren.

Das mit Raupenbändern 20 ausgerüstete Raupenkraftfahrzeug 1 ist nicht auf den dargestellten Kleinlastkraftwagen mit sechs Rädern einschließlich Antriebshinterrädern begrenzt. Die erfindungsgemäßen Raupenbänder können ebenso bei einem beliebigen einer Vielzahl anderer Raupenkraftfahrzeuge ein­ gesetzt werden.

Die Raupenbänder 20 können aus einem anderen flexiblen Ma­ terial, wie Plastik oder dgl., anstelle von Gummi gefertigt sein.

Das vorstehend beschriebene Raupenkraftfahrzeug umfaßt ein Paar Raupenbänder, die um Antriebshinterräder und leer­ laufende Räder gezogen sind, welche Räder an der Kraftfahr­ zeugkarosserie drehbar angebracht sind. Das Raupenkraft­ fahrzeug umfaßt ferner ein Paar Vorderräder, die entspre­ chende Reifen aufweisen und an der Kraftfahrzeugkarosserie drehbar angebracht sind derart, daß auf die Vorderräder eine Sturzkraft ausgeübt wird, die in die gleiche negative Richtung weist wie die auf die Raupenbänder ausgeübte Sturzkraft.

Obgleich vorstehend das beschrieben wurde, was gegenwärtig als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angesehen wird, versteht es sich, daß die Erfindung in anderen be­ stimmten Ausführungsformen realisiert werden kann, ohne von den wesentlichen erfindungsgemäßen Eigenschaften abzuwei­ chen. Die vorliegende Ausführungsform ist daher in jeder Hinsicht als veranschaulichend, nicht jedoch als beschrän­ kend anzusehen. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorstehende Be­ schreibung angegeben.

Claims (2)

1. Kraftfahrzeug (1) umfassend:
eine Kraftfahrzeugkarosserie (4);
ein Paar Antriebshinterräder (5), die an der Kraft­ fahrzeugkarosserie (4) drehbar angebracht sind; ein Paar um die Antriebshinterräder (5) gezogener Raupenbänder (20); und
ein paar Vorderräder (15), die entsprechende Reifen aufweisen und drehbar an der Kraftfahrzeugkarosserie (4) derart angebracht sind, daß die Vorderräder (15) einer Sturzkraft unterworfen sind, die in der gleichen Rich­ tung gerichtet ist wie auf die Raupenbänder (20) aus­ geübte Sturzkraft.

2. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorderräder (15) an dem Kraftfahrzeug (1) drehbar angebracht sind derart, daß die Vorderräder (15) einer in negativer Richtung gerichteten Sturzkraft un­ terworfen sind.