DE60113560T2

DE60113560T2 - Aufhängungsanordnung

Info

Publication number: DE60113560T2
Application number: DE60113560T
Authority: DE
Inventors: James Terence ROYCROFT
Original assignee: Gibbs Technologies Ltd
Current assignee: Gibbs Technologies Ltd
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2021-12-01
Also published as: DE60113560D1; AU2002223098B2; CN1478030A; US20040072479A1; ATE304969T1; JP4333982B2; WO2002044006A1; AU2309802A; KR20040010567A; GB0029298D0; CN1251895C; EP1337431B1; US6945832B2; EP1337431A1; RU2297357C2; KR100828205B1; JP2004520991A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängungsanordnung für ein Fahrzeug und insbesonders, aber nicht ausschließlich auf eine Aufhängungsanordnung für ein Amphibienfahrzeug.
In konventionellen Aufhängungsanordnungen ist ein Stoßdämpfer oder Federbein an seinem oberen Ende an eine Fahrzeugkarosserie montiert und an seinem unteren Ende an einen Lenkerarm eines Fahrzeugrads. Das Federbein besteht gewöhnlich aus einem Zylinder und einer Welle, die sich im Zylinder teleskopisch bewegt, wobei der Zylinder und die Welle intern auseinander vorgespannt und gedämpft sind. Der Zylinder ist am Lenkerarm montiert und trägt gewöhnlich einen Sitz für eine Schraubenfeder. Die Schraubenfeder ist zwischen dem Sitz und der Fahrzeugkarosserie zusammengepresst.
Bei ausgereifteren Fahrzeugaufhängungsanordnungen ist bekannt, einen Hydraulikzylinder an seinem oberen Ende an eine Fahrzeugkarosserie und an seinem unteren Ende an einen Lenkerarm eines Fahrzeugrads zu montieren. Der Zylinder ist gewöhnlich an einen Druckflüssigkeitsspeicher in Form eines Hydraulikölreservoirs angeschlossen, das durch komprimiertes Gas mit Druck beaufschlagt ist. Das komprimierte Gas sorgt für Elastizität im Hydrauliksystem und Dämpfung wird durch Drosselungen in den Hydraulikleitungen bereitgestellt.
Es ist häufig eine Anforderung an ein Amphibienfahrzeug, dass die Räder des Fahrzeugs nach oben und in die Fahrzeugkarosserie eingefahren werden können, um eine glatte Rumpfoberfläche für gutes Seeverhalten zu präsentieren. Konventionelle Aufhängungsanordnungen berücksichtigen keine ausreichende Bewegung eines Federbeins oder Hydraulikzylinders, ohne das Einfahren des Fahrzeugrads zu stören.
Einfahrbare Aufhängungen des Stands der Technik für Amphibienfahrzeuge schließen US 5,690,046 (Grzech) ein. Dieses Fahrzeug ist ein amphibisches dreirädriges Motorrad, das Hydraulikkolben benutzt, um Schraubenfeder- und Dämpfereinheiten an vorderen und hinteren Rädern zurückzuziehen. Der Hauptnachteil dieses Ansatzes ist, dass beim Arbeiten der Aufhängung unwesentliche Sturzänderung existiert und auch beim Zurückziehen des Rads nicht vorliegt. Bei den offenbarten relativ kleinen Rädern ist das kein Problem, weil die Räder vertikal in der Fahrzeugkarosserie verstaut werden können. Jedoch begrenzen solch kleine Räder sowohl Fahrbahnbodenfreiheit als auch die Aufkimmung (der „V"-Tiefe im lateralen Querschnitt) an einem Amphibienfahrzeugrumpf. Dies wiederum begrenzt Schiffsgeschwindigkeit und Handhabungsmöglichkeit. Man sollte außerdem beachten, dass das Fahrzeug auf der Straße in Kurven Schräglage einnehmen und Motorradreifen verwenden müsste, um angemessene Straßenlage ohne Radsturzänderung in Kurven zu erlangen. Dies ist daher keine geeignete Lösung für ein Amphibienfahrzeug von Autogröße.
WO 95/23074 (Roycroft) offenbart rotierende Drehstäbe, die Straßenräder heben. Dies ist eine elegante Lösung, aber nimmt, ab den Rädern, viel Platz in der Mitte des Fahrzeugs ein. Genauso offenbart US 5,755,173 (Rorabaugh and Costa) ein System, das laterale Schraubenwinden verwendet, die sich quer über die Mitte des Fahrzeugs angrenzend an Vorder- und Hinterachsen erstrecken; was wiederum Verpackungsprobleme verursachen könnte. In der Kraftfahrzeugtechnik wird allgemein akzeptiert, dass es vorteilhaft ist Radaufhängungen gänzlich in den entsprechenden Radläufen unterzubringen; was ein Grund ist, warum Drehstab- und Blattfederaufhängungen in Ungnade gefallen sind.
Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Aufhängungsanordnung bereitzustellen, die für größere Aufwärts- und Einwärtsbewegung eines einfahrenden Fahrzeugrads sorgt.
Einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Aufhängungsanordnung für ein Amphibienfahrzeug bereitgestellt, die einen Lenkerarm umfasst, der schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie gelagert ist und sich zu einer Radstütze erstreckt, wobei der Lenkerarm und die Radstütze zwecks relativer Drehbewegung zueinander montiert sind und die Radstütze Mittel zum Abstützen eines Fahrzeugrads einschließt, wobei die Aufhängungsanordnung weiter Antriebsmittel umfasst, die an der Fahrzeugkarosserie in Abstandsbeziehung zur Befestigung für den Lenkerarm schwenkbar gelagert und funktionsfähig sind den Lenkerarm um seine Schwenkpunktverbindung zur Karosserie zu rotieren, um die Radstütze, und damit das Fahrzeugrad, zwecks Bewegung zwischen einem Paar Begrenzungspositionen zu verschieben, in deren Erster das Rad allgemein für Kontakt mit der Fahrbahn vertikal liegt und in deren Zweiter das Rad in einer eingefahrenen Position zur Verwendung des Fahrzeugs auf Wasser schräg liegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie in einer Position zwischen ihrer Länge so gelagert ist, dass sich das Antriebsmittel, im Gebrauch, relativ zur Fahrzeugkarosserie mit der Neigung des Rads schwenkt sowie sich die Radstütze zwischen den ersten und zweiten Begrenzungspositionen bewegt und in der das Antriebsmittel gelängt ist und in der Länge variiert, um die Radstütze zwischen den ersten und zweiten Begrenzungspositionen zu bewegen, wobei das Antriebsmittel schwenkbar am Lenkerarm gelagert ist.
Vorzugsweise ist das Antriebsmittel schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie um eine Achse gelagert, die in einem Bereich liegt, der ca. ein zentrales Drittel der Länge des Antriebsmittels umfasst, wenn sich die Radstütze in ihrer ersten Begrenzungsposition befindet.
Vorzugsweise ist die Aufhängungsanordnung so angepasst, dass das Antriebsmittel durch einen Winkel von 20° oder mehr schwenken kann, sowie sich die Radstütze zwischen den ersten und zweiten Begrenzungspositionen bewegt. Noch mehr zu bevorzugen wäre, dass die Aufhängungsanordnung so angepasst ist, dass das Antriebsmittel durch einen Winkel von ca. 35° schwenken kann, sowie sich die Radstütze zwischen den ersten und zweiten Begrenzungspositionen bewegt.
Vorzugsweise ist das Antriebsmittel mit Hilfe wenigstens eines Drehzapfens schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie gelagert.
Das Antriebsmittel kann einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder oder Hydraulikkolben umfassen, wobei der Hydraulikkolben eine Welle umfassen kann, die funktionsfähig mit dem Lenkerarm an einem Ende verbunden ist und mit einem Kolben in einem Zylinder am anderen Ende verbunden ist, wobei der Zylinder schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie gelagert ist. Bei dieser Anordnung wird vorgezogen, dass der Hydraulikkolben Federung für das Rad bereitstellt, wenn sich die Radstütze in der ersten Begrenzungsposition befindet.
Vorzugsweise ist der Lenkerarm ein erster Lenkerarm und die Radstütze ist ebenso mithilfe eines zweiten Lenkerarms, der über dem ersten Lenkerarm montiert ist, schwenkbar gelagert. Noch mehr zu bevorzugen wäre, dass sowohl erste als auch zweite Lenkerarme mittels Kugelgelenken mit der Radstütze verbunden sind, die den Lenkerarmen und der Radstütze ermöglichen sich zusammen auf eine parallelogrammartige Weise zu bewegen. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die ersten und zweiten Lenkerarme eine Doppelquerlenkeranordnung.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Amphibienfahrzeug bereitgestellt, das eine Aufhängungsanordnung umfasst, die dem ersten Aspekt entspricht.
Die Erfindung wird jetzt, nur als Beispiel, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Aufhängungsanordnung entsprechend der Erfindung ist;
2 eine schematische Seitenansicht der Aufhängungsanordnung von 1 ist und das Rad und die Aufhängung in einer ausgefahrenen Position für Fahrbahngebrauch zeigt; und
3 eine Ansicht ähnlich der von 2 ist, aber die Aufhängung und das Rad in einer eingefahrenen Position in einem Schiffsmodus zeigt.
Zunächst wird bezugnehmend auf 1 und 2 eine Aufhängungsanordnung für ein Amphibienfahrzeugrad 8 allgemein bei 10 gezeigt. Das Rad 8 ist für Drehung um eine Achse 12 auf einer Achse (nicht gezeigt) montiert, die konventionell an einem Radstützpfosten 14 montiert ist. Ein oberer Lenkerarm 18 und ein unterer Lenkerarm 20 stützen den Radstützpfosten 14 ab der Fahrzeugkarosserie 16. Die Lenkerarme 18, 20 sind miteinander ausgerichtet und mit Abstand voneinander angeordnet und sind schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie 16 um jeweilige parallele Achsen 22, 24 gelagert. Dies ist allgemein als eine Doppelquerlenker-Aufhängungsanordnung bekannt.
Jeweilige Kugelgelenke 28, 30 verbinden die Lenkerarme 18, 20 mit dem Radstützpfosten 14. Die Kugelgelenke erlauben Drehbewegung des Radstützpfostens 14 und daher des Rads 8 in einer lateralen Ebene, was Lenken bei Fahrbetriebsmodus, wie durch Pfeil A angezeigt, ermöglicht. Die Kugelgelenke 28, 30 erlauben außerdem, dass sich die Lenkerarme 18, 20 zusammen auf parallelogrammartige Weise, während normaler Fahrbahn-Federungsfunktion, bewegen können. Wie in konventionellen Doppelquerlenkerstrukturen ist das Lenksystem (nicht gezeigt) des Fahrzeugs mit dem Radstützpfosten 14 verbunden. Bei den Hinterrädern des Fahrzeugs, die nicht gelenkt sind, wird der Radstützpfosten 14 durch eine Spurstange (nicht gezeigt), die in bekannter Weise an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist, in einer fixierten Position gehalten.
Die Aufhängungsanordnung 10 umfasst weiter ein Federbein oder Antriebsmittel 32 in Form eines Hydraulikzylinders 34 mit einem doppelt wirkenden Kolben 35 (2 und 3) und einer Welle 36, wobei die Welle fähig ist teleskopische Bewegung in den und aus dem Zylinder 34 auszuführen. Anschlüsse 31, 33 sind an jeweiligen Enden des Zylinders 34 vorgesehen, die mit Hydraulikleitungen zur Lieferung unter Druck stehendem Hydrauliköl zum Zylinder verbunden sind, um Federung und Ausfahren oder Einfahren der Welle 36 bereitzustellen. Ein als Drehpunkt dienender Halter 42 in Form eines Drehzapfens montiert das untere Ende des Zylinders 34, durch den die Welle 36 in Bewegung gesetzt wird, an die Fahrzeugkarosserie 16. Das obere Ende des Zylinders 34 ist nicht an der Fahrzeugkarosserie 16 befestigt, was zulässt, dass sich der Zylinder ungehindert um den Halter 42 drehen kann. Das Ende der Welle 36, das aus dem Zylinder 34 ausgefahren wird, ist bei 39 drehbar mit dem Lenkerarm 20 um eine Achse 40, in einer Position nahe dem Ende des Lenkerarms angrenzend an das Rad 8 verbunden.
Indem jetzt speziell auf die 2 Bezug genommen wird, ist die Aufhängungsanordnung 10 im Fahrbahnmodus gezeigt, wobei das Rad 8 mit der Fahrbahnoberfläche 44, in einer allgemein vertikalen Position, Kontakt hat. Die Welle 36 des Federbeins 32 ist fast voll ausgefahren, weiteres Ausfahren der Welle 36 ermöglicht dem Rad 8 sich Vertiefungen in der Fahrbahnoberfläche 44 anzupassen. Bei Bewegen des Rads 8 in eine eingefahrene Position, als punktierter Umriss 9 gezeigt, ist ersichtlich, dass das Rad 8 mit dem Zylinder 34 zusammenstoßen würde, wenn der Zylinder nicht verschoben wird.
Wenn das Fahrzeug ins Wasser fährt und es notwendig ist das Fahrzeugrad 8 nach oben und innen der Fahrzeugkarosserie 16 für Bootmodus einzufahren, wird dem unteren Anschluss 31 des Zylinders unter Druck stehendes Hydrauliköl zugeführt. Demzufolge bewirkt der Kolben 35 des Zylinders 34 das Einfahren der Welle 36 in den Zylinder. Sowie die Welle 36 einfährt, dreht sich der Lenkerarm 20 um die Achse 24 in der durch den Pfeil B gezeigten Richtung und die Drehpunktverbindung der Welle 36 zum Lenkerarm, mit Achse 40, folgt einem Bogen wie durch die punktierte Linie 46 angezeigt. Die Ortskurve der Verbindung 39 zwischen dem Lenkerarm 20 und der Welle 36 und die Anforderung, dass die Welle 36 und der Zylinder in axialer Ausrichtung bleiben, bewirkt, dass sich der Zylinder 34 um den als Drehpunkt dienenden Halter 42, wie durch Pfeil C angezeigt, als Reaktion auf die Bewegung des Lenkerarms 20 dreht. Auf diese Art wird axiale Ausrichtung der Welle 36 und des Zylinders 34 während des Einfahrvorgangs beibehalten.
Wenn die Welle 36, wie in der 3 gezeigt, voll in den Zylinder 34 eingefahren ist, haben sich der Lenkerarm 20 und das Rad 8 nach oben durch einen Winkel von ca. 60° in Richtung der Fahrzeugkarosserie 16 bewegt und der Hydraulikzylinder 34 hat sich um die Halterung 42 durch einen Winkel von ca. 35° auf eine Position gedreht, die fast parallel mit jener des hochgehobenen Rads 8 ist. Diese Winkelbewegung des Zylinders 34 bewegt den Zylinder aus der Bahn des Rads 8 sowie das Rad angehoben wird und ermöglicht, dass sich ein großer Teil des Rads nach innen in Richtung der Fahrzeugkarosserie bewegen lässt.
Um das Rad aus der eingefahrenen Position in die vertikale Position für Fahrbahnmodus abzusenken, wird dem oberen Anschluss 33 des Zylinders 34 unter Druck stehendes Hydrauliköl zugeführt. Demzufolge bewegt sich der Kolben 35 im Zylinder so abwärts, dass die Welle 36 ausfährt und bewirkt, dass sich der Lenkerarm 20, das Rad 8 und der Zylinder 34 in ihre Fahrbahnmoduspositionen zurückbewegen, indem sie derselben Bewegungsbahn wie für das Einfahren folgen, aber in der umgekehrten Richtung.
Aus der 2 ist ersichtlich, dass die Achse 22, um die das Antriebsmittel 32 drehbar an der Fahrzeugkarosserie 16 gelagert ist, auf halbem Weg entlang der Länge des Antriebsmittels liegt, wenn sich das Rad in der ausgefahrenen Position befindet. Vorzugsweise wird die Achse 22 so angeordnet, dass sie irgendwo in einem Bereich liegt, der ein zentrales Drittel der Länge des Antriebsmittels umfasst, wenn sich das Rad in der ausgefahrenen Position befindet.
In der oben beschriebenen Aufhängungsanordnung 10 wird das Antriebsmittel 32 zum Bewegen der Aufhängungs- und Radbaugruppen zwischen ausgefahrenen und eingefahrenen Positionen in Form eines doppelt wirkenden Hydraulikzylinders oder -kolbens bereitgestellt. Dies braucht aber nicht der Fall zu sein und jede geeignete Form von Antriebsmittel, das lang gestreckt ist und in der Länge variiert, lässt sich benutzen. Beispielsweise könnte das Antriebsmittel 32 in Form eines pneumatischen Zylinders und Kolbens oder irgendeines anderen geeigneten mechanischen Mittels sein, das hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angetrieben ist.

Claims

Aufhängungsanordnung für ein Amphibienfahrzeug, die einen Lenkerarm umfasst, der schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie gelagert ist und sich zu einer Radstütze erstreckt, wobei der Lenkerarm und die Radstütze zwecks relativer Drehbewegung zueinander montiert sind und die Radstütze Mittel zum Abstützen eines Fahrzeugrads einschließt, wobei die Aufhängungsanordnung weiter Antriebsmittel umfasst, die an der Fahrzeugkarosserie in Abstandsbeziehung zur Befestigung für den Lenkerarm schwenkbar gelagert und funktionsfähig sind, den Lenkerarm um seine Schwenkpunktverbindung zur Karosserie zu rotieren, um die Radstütze, und damit das Fahrzeugrad, zwecks Bewegung zwischen einem Paar Begrenzungspositionen zu verschieben, in deren Erster das Rad allgemein für Kontakt mit der Straße vertikal liegt und in deren zweiter das Rad in einer eingefahrenen Position zur Verwendung des Fahrzeugs auf Wasser schräg liegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie in einer Position zwischen ihrer Länge so gelagert ist, dass sich das Antriebsmittel, im Gebrauch, relativ zur Fahrzeugkarosserie mit der Neigung des Rads schwenkt sowie sich die Radstütze zwischen den ersten und zweiten Begrenzungspositionen bewegt und in der das Antriebsmittel gelängt ist und in der Länge variiert, um die Radstütze zwischen den ersten und zweiten Begrenzungspositionen zu bewegen, wobei das Antriebsmittel schwenkbar am Lenkerarm gelagert ist.
Aufhängungsanordnung nach Anspruch 1, wobei das Antriebsmittel schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie um eine Achse gelagert ist, die in einem Bereich liegt, der ca. ein zentrales Drittel der Länge des Antriebsmittels umfasst, wenn sich die Radstütze in ihrer ersten Begrenzungsposition befindet.
Aufhängungsanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, die so angepasst ist, dass das Antriebsmittel durch einen Winkel von 20° oder mehr schwenken kann sowie sich die Radstütze zwischen den ersten und zweiten Begrenzungspositionen bewegt.
Aufhängungsanordnung nach Anspruch 3, die so angepasst ist, dass das Antriebsmittel durch einen Winkel von 35° schwenken kann sowie sich die Radstütze zwischen den ersten und zweiten Begrenzungspositionen bewegt.
Aufhängungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebsmittel mit Hilfe wenigstens eines Drehzapfens schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie gelagert ist.
Aufhängungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebsmittel einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder oder Hydraulikkolben umfasst.
Aufhängungsanordnung nach Anspruch 5, wobei der Hydraulikkolben eine Welle umfasst, die funktionsfähig mit dem Lenkerarm an einem Ende verbunden ist und mit einem Kolben in einem Zylinder am anderen Ende verbunden ist, wobei der Zylinder schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie gelagert ist.
Aufhängungsanordnung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei der Hydraulikkolben Federung für das Rad bereitstellt, wenn sich die Radstütze in der ersten Begrenzungsposition befindet.
Aufhängungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lenkerarm ein erster Lenkerarm ist und die Radstütze mittels eines zweiten Lenkerarms, der über dem ersten Lenkerarm montiert ist, schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist.
Aufhängungsanordnung nach Anspruch 9, wobei sowohl der erste als auch der zweite Lenkerarm mittels Kugelgelenken mit der Radstütze verbunden sind, die den Lenkerarmen und der Radstütze erlauben sich zusammen in einer parallelogrammartigen Weise zu bewegen.
Aufhängungsanordnung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei die ersten und zweiten Lenkerarme eine Doppelquerlenkeranordnung umfassen.
Amphibienfahrzeug, das eine Aufhängungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.