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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeugaufhängungen
und insbesondere auf zusammenklappbare Aufhängungen mit dynamisch einstellbaren
Geometrien.
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Technischer
Hintergrund
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Aufhängungssysteme,
die die Höhe
oder die Bodenfreiheit eines Fahrzeugs einstellen, sind seit einiger
Zeit bekannt. Eine Aufhängungsanordnung, die
die Spurbreite eines Fahrzeugs einstellt, ist den Anmeldern jedoch
unbekannt. Weiterhin ist den Anmeldern eine vollständig austauschbare
Aufhängungsbaugruppe,
das heißt
eine Baugruppe, die auf einfache Weise von links nach rechts, von
vorne nach hinten, von steuerbar auf unsteuerbar und von angetriebene
auf nicht angetriebene Arten ausgetauscht werden kann, nicht bekannt,
wie es auch der Fall für
eine Aufhängung
mit einem dualen Lenkhebel ist, die wenigstens 120° an Winkelbewegung
aufweist und die in eine aufrechte, eingerückte Stellung innerhalb einer
relativ flachen Aussparung schwingt.
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Relevante
Aufhängungssysteme
nach dem Stand der Technik sind in US-A 5531179 sowie FR-A-2221294
dargestellt.
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Offenbarung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Aufhängungsbaugruppe
bereitzustellen, die zur Verbindung einer Rad-Bauteilgruppe mit
einem Fahrzeug eine Achsschenkel-Baugruppe umfasst, wobei die vertikale
und laterale Stellung der Achsschenkel-Baugruppe einstellbar ist,
um eine kontinuierlich einstellbare Bodenfreiheit beziehungsweise
eine einstellbare Rad-Spurbreite des Fahrzeugs zu ermöglichen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe, eine Aufhängungsbaugruppe zu schaffen,
die eine duale Lenkhebel-Aufhängung
aufweist, die eine Winkelbewegung von mehr als 120° ermöglicht und
die nach oben in eine aufrechte, eingerückte Stellung in einer relativ flachen
Aussparung schwingt.
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Noch
eine weitere Aufgabe ist es, einen Aufbau der Aufhängungsbaugruppe
zu schaffen, der von der Seite und nicht vom Unterboden her montiert
wird und der nur einen minimalen lateralen Eingriff in den Laderraum
des Fahrzeugs sowie minimale äußere Abmessungen
mit sich bringt.
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Noch
eine weitere Aufgabe ist es, eine Aufhängungsbaugruppe zu schaffen,
die an jeder beliebigen Radposition des Fahrzeugs verwendet werden kann,
unabhängig
davon, ob das Rad an dieser Position ein steuerbares oder nicht
steuerbares Rad, ein angetriebenes oder nicht angetriebenes Rad,
ein linkes oder ein rechtes Rad oder ein vorderes oder hinteres
Rad ist.
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Eine
weitere Aufgabe ist es, eine Aufhängungsbaugruppe zu schaffen,
die sowohl zu einem herkömmlichen
Motor, als auch zu elektrischen Antriebseinheiten, die zum Antrieb
angetriebener Räder verwendet
werden, kompatibel ist, wobei die elektrischen Antriebseinheiten
entweder innerhalb der Rad-Baugruppen oder innerhalb des Fahrzeuggehäuses angeordnet
sind.
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Ein
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines oberen
sowie eines unteren Lenkhebels, die mit einem Rahmen und mit einer Achsschenkel-Baugruppe verbindbar
sind, um eine Parallelogramm-Verbindung zu erzeugen, wobei mit dem
Rahmen und dem unteren Lenkhebel ein lineares Betätigungselement
verbunden ist, um die vertikale und die laterale Position der Achsschenkel-Baugruppe
bezüglich
des Rahmens zu verändern.
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Ein
zusätzliches
Merkmal einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Lenkhebeln, die
dazu ausgelegt sind, zwischen einem Paar linearer Betätigungselemente
zu schwenken, um es der einstellbaren Aufhängungsbau gruppe zu ermöglichen,
in eine Aussparung zu passen, die eine Tiefe aufweist, die im wesentlichen gleich
zu der eines linearen Betätigungselementes und
des Rahmens ist, wenn sie in eine vertikal ausgerichtete, eingerückte Stellung
geschwenkt wird.
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Ein
weiteres Merkmal einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist die Verwendung von gabelförmigen Lenkhebeln, die dazu
ausgelegt sind, außerhalb
eines Paares kombinierter luftunterstützter und stoßdämpfender
Betätigungselemente
zu schwenken und es der einstellbaren Aufhängungsbaugruppe ermöglichen,
in eine Aussparung zu passen, die eine Tiefe aufweist, die im wesentlichen
gleich zum Durchmesser eines linearen Betätigungselements ist, wenn sie
in eine vertikal ausgerichtete, eingerückte Stellung geschwenkt wird.
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Ein
weiteres Merkmal besteht darin, dass die Verbindung des oberen und
unteren Lenkhebels und des linearen Betätigungselementes an den Rahmen eine
modulare, von der Seite her montierte, genau passende Aufhängungsbaugruppe
bereitstellt.
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Noch
ein weiteres Merkmal ist die Verwendung dualer Betätigungselemente
zur Einstellung der Aufhängung
eines relativ schweren Fahrzeugs mit relativ niedrigem pneumatischem
Druck.
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Noch
ein weiteres Merkmal ist die Verwendung von in die Stangen des Betätigungselements
integrierten Stoßdämpfern,
um Platz zu sparen.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die pneumatisch
gesteuerte Aufhängung
eine kontinuierlich einstellbare Bodenfreiheit und Rad-Spurbreite des Fahrzeugs
bietet.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass die Kompressibilität der Aufhängungsbaugruppe
es im wesentlichen ermöglicht,
dass zusätzliche
Bodenfreiheit in zusätzliche
Ladekapazitäten
umgewandelt wird, was insbesondere bei Transport fahrzeugen oder
Fahrzeugen im allgemeinen mit einer Höhenbeschränkung von Bedeutung ist.
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Noch
ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der obere und untere Lenkhebel
im wesentlichen horizontal angeordnet sind, wenn sich die Aufhängungsbaugruppe
in ihrer am häufigsten
verwendeten oder Straßen-Stellung
befindet, so dass eine vertikale Radbewegung zu einer minimalen
Lateralbewegung führt,
wobei letzteres sich in eine minimale Abnutzung der Reifen und Belastung
der Bauteile der Aufhängung überträgt.
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Noch
ein weiterer Vorteil besteht darin, dass, wenn die einstellbare
Aufhängungsbaugruppe
sich der eingerückten
Stellung nähert,
sich die Richtung, in der die hauptsächliche Radlast wirkt, der
Vertikalen annähert
und deren Hauptanteil effektiv an den schwenkenden oberen und unteren
Lenkarm übertragen
wird, was die Notwendigkeit für
einen getrennt montierten Endanschlag minimiert oder eliminiert und
die Aufhängungsbaugruppe
im Sinn der Bewältigung
unerwartet hoher Eingangskräfte
inhärent selbstbegrenzend
werden lässt.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass die zur Bereitstellung von
Druck zur Betätigung
der Aufhängungsbaugruppe
benötigte
pneumatische Ausrüstung
dazu genutzt werden kann, zusätzliche
Aufgaben, wie beispielsweise eine aktive Verbesserung der Aufhängung, einen
Seitenspanwinkel-Betrieb, ein Aufpumpen der Haupträder und
ein Ausgleichen von Lasten, zu übernehmen
und um den Transfer von Ladung und die Verwendung von pneumatischen
Geräten
zu erleichtern.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Abspreizen der Räder von
dem Fahrzeug die Verwundbarkeit gegenüber Minenexplosionen verringert.
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Bei
der Verwirklichung der zuvor genannten sowie weiterer Aufgaben,
Merkmale und Vorteile umfasst die einstellbare Aufhängungsbaugruppe
zur Verbindung einer Rad-Baugruppe
mit einem Fahrzeug einen Rahmen, der an dem Fahrzeug befestigt werden
kann. Ein oberer und ein unterer Lenkhebel, die jeweils Verbindungen
mit dem Rahmen und mit einer Achsschenkel-Baugruppe aufweisen, bieten eine
Parallelogrammverbindung. Wenigstens ein lineares Betätigungselement
weist ein rahmenseitiges Ende auf, das oberhalb des oberen Lenkhebels
mit dem Rahmen verbunden ist, sowie ein lenkhebelseitiges Ende,
das mit einem zentralen Bereich des unteren Lenkhebels verbunden
ist.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der einstellbaren Aufhängungsbaugruppe
umfasst das wenigstens eine lineare Betätigungselement zwei pneumatisch
betätigte
lineare Betätigungselemente.
Von dem rahmenseitigen Ende aus erstreckt sich ein Zylindergehäuse, wobei
in diesem gleitbar ein Kolben angeordnet ist. Mit dem Kolben ist
ein Kolbenverbindungschaft verbunden, der sich von diesem aus an das
lenkhebelseitige Ende erstreckt. Jeder Kolbenverbindungschaft weist
eine longitudinale Zylinderbohrung auf, in der ein hydraulisch betätigter Zylinderbohrungsstoßdämpfer angeordnet
ist.
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Alternativ
hat wenigstens ein lineares Betätigungselement
zwei lineare Betätigungselemente,
die jeweils eine Kombination aus einer Luftunterstützung und
einem Stoßdämpfer umfassen.
Alternativ werden in dieser Ausführungsform
gabelförmige
obere und untere Lenkhebel verwendet, um außerhalb der alternativen linearen
Betätigungselemente
zu schwenken, wodurch es der einstellbaren Aufhängungsbaugruppe ermöglicht wird,
in eine Aussparung zu passen, die eine Tiefe aufweist, die im wesentlichen
dem Durchmesser eines linearen Betätigungselementes entspricht,
wenn sie in eine vertikal ausgerichtete, eingerückte Stellung geschwenkt wird.
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Kurzbeschreibung
der Figuren
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Eine
vollständigere
Würdigung
der Erfindung und viele der mit dieser verbundenen Vorteile werden auf
einfache Weise unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung
ersichtlich, wenn diese mit den begleitenden Figuren in Zusammenhang
gebracht wird, in denen in allen Ansichten entsprechende Bauteile
durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden.
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Es
zeigen:
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1 eine
Frontalansicht, teilweise im Schnitt, der bevorzugten Ausführungsform
der einstellbaren Aufhängungsbaugruppe
gemäß der vorliegenden
Erfindung, die an einem Fahrzeug und einer Rad-Baugruppe befestigt
ist, wobei die Aufhängungsbaugruppe
in ihrer vollständig
ausgefahrenen Stellung dargestellt ist, ein lineares Betätigungselement
der Aufhängungsbaugruppe
vertikal ausgerichtet ist und sich in seinem maximalen Hub befindet;
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2:
eine Ansicht ähnlich
der aus 1, wobei jedoch die Aufhängungsbaugruppe
in einer Querfeldein-Stellung dargestellt ist;
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3 eine
Ansicht ähnlich
der aus 1, wobei jedoch die Aufhängungsbaugruppe
in einer Straßen-Stellung
dargestellt ist;
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4 eine
Ansicht ähnlich
der aus 1, wobei die Aufhängungsbaugruppe
jedoch in einer eingerückten
Stellung dargestellt ist;
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5 eine
grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Verhältnis von
Radkraft zu Federkraft und der Bodenfreiheit zeigt;
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6 eine
Seitenansicht der Aufhängungsbaugruppe
aus 1, wobei Teile derselben im Schnitt dargestellt
sind;
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7 eine
Ansicht des oberen Lenkhebels der Aufhängungsbaugruppe von unten;
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8 eine
Ansicht des unteren Lenkhebels der Aufhängungsbaugruppe von unten;
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9 eine
perspektivische Darstellung der Aufhängungsbaugruppe und der Rad-Baugruppe aus 1,
weiterhin umfassend eine am Rad befestigte elektrische Antriebseinheit;
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10 eine
teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht der Hauptelemente
eines linearen Niedrigdruck-Gleitkolben-Betätigungselements sowie eines
Zylinderbohrungsstoßdämpfer;
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11 eine
teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht der Hauptelemente
eines linearen Niedrigdruck-Schlauchrollbalg-Betätigungselementes sowie eines
Zylinderbohrungsstoßdämpfer;
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12 eine
teilweise im Schnitt dargestellte, sowie teilweise weggebrochene
Aufsicht einer alternativen, im Fahrzeuggehäuse befestigten elektrischen
Antriebseinheit und einer Darstellung einer Rad-Baugruppe;
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13 eine
Frontalansicht, teilweise im Schnitt, der mit einem Fahrzeug und
einer Rad-Baugruppe verbundenen, erfindungsgemäßen einstellbaren Aufhängungsbaugruppe,
wobei ein mechanischer Antriebsschaft, die Aufhängungsbaugruppe sowie als Alternative
gabelförmige
obere und untere Lenkhebel und als Alternative kombiniert luftunterstützte und
stoßdämpfende
Betätigungselemente verwendet
werden und wobei die Aufhängungsbaugruppe
in einer Straßen-Stellung
dargestellt ist; und
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14 eine
teilweise im Schnitt dargestellte Aufsicht auf die einstellbare
Aufhängungsbaugruppe aus 13.
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Beste Ausführungsform
zur Durchführung
der Erfindung
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1 ist
eine Frontalansicht der bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen einstellbaren
Aufhängungsbaugruppe,
die im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet
ist. Ein Fahrzeug ist im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet
und eine Rad-Baugruppe ist im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet.
Die einstellbare Aufhängungsbaugruppe 10 umfasst
einen Rahmen 16, eine Achsschenkel-Baugruppe 18, einen
oberen Lenkhebel 20, einen unteren Lenkhebel 22 sowie
wenigstens ein lineares Betätigungselement 24.
Der Rahmen 16 ist als an dem Fahrzeug 12 befestigt
dargestellt.
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Der
obere Lenkhebel 20 weist ein gelagertes Ende 26 sowie
ein lagerndes Ende 28 auf. Das gelagerte Ende 26 ist
an einem Oberer-Lenkhebel-Rahmen-Befestigungspunkt 30 schwenkbar
mit dem Rahmen 16 der Aufhängungsbaugruppe verbunden und
das lagernde Ende 28 ist an einem Oberer-Lenkhebel-Achsschenkel-Befestigungspunkt 32 schwenkbar
mit der Achsschenkel-Baugruppe 18 verbunden. Der untere
Lenkhebel 22 hat ein gelagertes Ende 34 und ein
lagerndes Ende 36. Das gelagerte Ende 34 ist an
einem Unterer-Lenkhebel-Rahmen-Befestigungspunkt 38 schwenkbar
mit dem Rahmen 16 der Aufhängungsbaugruppe verbunden, während das
lagernde Ende 36 an einem Unterer-Lenkhebel-Achsschenkel-Befestigungspunkt 40 schwenkbar
mit der Achsschenkel-Baugruppe 18 verbunden ist.
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Der
Oberer- und Unterer-Lenkhebel-Rahmen-Befestigungspunkt 30 bzw. 38 sowie
der Oberer- und Unterer-Lenkhebel-Achsschenkel-Befestigungspunkt 32 bzw. 40 bilden
die vier Spitzen eines Parallelogramms. Der obere und untere Lenkhebel 20 und 22 weisen
jeweils Verbindungen mit dem Rahmen 16 und der Achsschenkel-Baugruppe 18 auf,
um eine Parallelogramm-Verbindung zu bilden, wobei einander gegenüberliegende,
die Spitzen verbindende Linien beim Betrieb der Aufhängungsbaugruppe 10 zueinander
parallel verbleiben.
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Das
wenigstens eine lineare Betätigungselement 24 ist
pneumatisch betrieben und weist ein rahmenseitiges Ende 42 sowie
ein lenkhebelseitiges Ende 44 auf. Das rahmenseitige Ende 42 ist
an einem Betätigungselement-Zylinder-Befestigungspunkt 46 schwenkbar
mit dem Rahmen 16 verbunden, während das lenkhebelseitige
Ende 44 an einem Betätigungselement-Kolben-Befestigungspunkt 48,
der im wesentlichen zentral auf dem unteren Lenkhebel 22 angeordnet
ist, schwenkbar mit dem unteren Lenkhebel 22 verbunden
ist.
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Es
sollte verstanden werden, dass mehr als eine Art an linearen Betätigungselementen 24 in
der erfindungsgemäßen einstellbaren
Aufhängungsbaugruppe 10 verwendet
werden kann. Diese Arten umfassen einen Kolben-Gas-Zylinder (10)
oder einen Luftkissen bzw. Schlauchrollbalg-Dichtzylinder (11), wobei
es sich bei Letzterem im Wesentlichen um ein Luftkissen innerhalb
eines Zylinders handelt. Die bevorzugte einstellbare Aufhängungsbaugruppe 10 ist
so ausgelegt, dass sie die Verwendung von linearen Betätigungselementzylindern
mit Durchmessern bis zu ungefähr
5,25 Inch (= 13,335 cm) gestattet. Diese sind groß genug,
um eine Anwendung mit einem Allrad-Fahrzeug mit 10.000 Pfund (= 4.535,92292
kg) unter Verwendung eines kommerziellen standardgemäßen Luftdrucks
von 100 psi (= 6,895 bar) zu bewältigen.
Es können
auch schmalere, jedoch mit höherem
Druck betriebene Zylinder verwendet werden, falls diese die vollständige Bewegung
des unteren Lenkhebels 22 aufnehmen können.
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1 zeigt
die einstellbare Aufhängungsbaugruppe 10 in
einer vollständig
ausgefahrenen Stellung. In dieser Stellung ist das lineare Betätigungselement 24 vertikal
ausgerichtet und befindet sich in seinem maximalen Hub. In der bevorzugten Ausführungsform
entspricht diese Stellung einer Bodenfreiheit von 24 Inch (= 60,96
cm). Die Aufhängungsbaugruppe 10 kann
innerhalb ihres Betriebsbereichs in eine beliebige Stellung eingestellt
werden. Jedoch hat sie Hauptstellungen, die für spezielles Gelände oder
spezielle Fahrarten geeignet sind. Drei dieser Stellungen sind dargestellt. 2 zeigt
die Aufhängungsbaugruppe 10 in
ihrer obersten oder Querfeldein-Stellung, die die größte Bodenfreiheit und
die größte Einfederung
der drei Stellungen bietet. In der bevorzugten Ausführungsform
würde diese Stellung
zur Fahrt über
ein raues, Hindernisse aufweisendes Gelände verwendet werden. Die Stellung entspricht
einer Bodenfreiheit von 19 Inch (= 48,96 cm) und bietet eine Radeinfederung
von 10 Inch (= 21,4 cm).
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Die
in 3 dargestellte Stellung ist die Zwischen- oder
Straßen-Stellung,
die zum Fahren auf relativ ebenen Straßen und Fernstraßen verwendet werden
würde.
Diese Stellung, in der der obere und untere Lenkhebel 20 bzw. 22 im
Wesentlichen horizontal angeordnet sind, bietet die größte gesamte Rad-Spurbreite
und die größte Stabilität bzgl.
einer seitlichen Rollbewegung. Da die jeweiligen lagernden Enden 28 und 36 des
oberen Lenkhebels 20 beziehungsweise des unteren Lenkhebels 22 bei
einem Verschwenken der Lenkhebel 20 und 22 kreisförmige Bahnen
durchlaufen, erfährt
das Rad 14 weiterhin als Funktion seiner Vertikalbewegung
eine geringere laterale Verschiebung, wenn der obere Lenkhebel 20 und
der untere Lenkhebel 22 horizontal angeordnet sind, als
wenn sie sich in einer beliebigen anderen Stellung befinden. Da
die Straßen-Stellung üblicherweise
die am häufigsten
verwendete Stellung darstellt, werden durch die Geometrie dieser
Aufhängungsbaugruppe 10 nachteilige
Effekte wie Reifenabnutzung und Belastung der Bauteile der Aufhängung minimiert.
Weiterhin wird eine maximale Steifheit gegenüber einer seitlichen Rollbewegung
verwirklicht.
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Die
Straßen-Stellung
entspricht einer Bodenfreiheit von 15 Inch (= 38,1 cm) und bietet
eine Radeinfederung von 5 Inch (= 12,7 cm). 4 zeigt
die eingerückte
Stellung der Aufhängungsbaugruppe. Dies
entspricht einer Bodenfreiheit von 4 Inch (= 10,16 cm). Die eingerückte Stellung
bietet die geringste totale Rad-Spurbreite, wobei der Unterschied zwischen
ihr und der Straßen-Stellung
15,5 Inch (= 39,37 cm) beträgt.
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Wenn
sich die Aufhängungsbaugruppe 10 an die
eingerückte
Stellung (4) annähert, nähert sich die Richtung, in
der die hauptsächliche
Radlast wirkt, an die Vertikale an wobei ein Großteil dieser effektiv an den
schwenkenden oberen Lenkhebel 20 bzw. unteren Lenkhebel 22 transferiert
wird. Dies beseitigt im Wesentlichen die Notwendigkeit eines getrennt
montierten Endanschlags, was die Aufhängungsbaugruppe 10 bzgl.
der Bewältigung
unerwartet großer
dynamischer Eingangskräfte
inhärent selbstbegrenzend
werden lässt.
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Die
Parallelogramm-Anordnung der Aufhängungsbaugruppe 10 in
Kombination mit einem hohen Drehpunkt und einer anfänglich vertikalen
Ausrichtung der linearen Betätigungselemente 24a und 24b bietet
eine vorteilhafte Geometrie für
die Stärke
der Aufhängung. 5 zeigt,
wie das Verhältnis
der Radkraft zur Betätigungselementkraft
(vor dem Anlegen jeglicher Federung) nahe 0,75 beginnt und langsam auf
nahe 0,5 im Zustand maximaler Verlängerung bzw. maximalen Ausfahren
fällt.
Dies zeigt, dass die Stärke
der Aufhängung
bezüglich
der einer statischen Geometrie um einen Faktor von 1,5 erhöht wird,
wenn der obere Lenkhebel 20 und der untere Lenkhebel 22 sich
an ihre eingerückte
Stellung annähern.
Der mechanische Vorteil der Geometrie verbessert das Einfedern,
wobei bei voller Einfederung 150% erreicht werden, was die Nichtlinearität der Aufhängungsfeder
und somit die Fähigkeit
zur Bewältigung
großer
Schläge
verbessert.
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Wie
in den 1 und 4 dargestellt, erstreckt sich
der obere Lenkhebel 22 zwischen seinem Rahmen-Befestigungspunkt 30 und
seinem Achsschenkel-Befestigungspunkt 32 entlang
eines im Wesentlichen linearen Wegs, der bzgl. einer diese beiden
Punkte verbindenden Geraden geringfügig versetzt ist. Der untere
Lenkhebel 22 erstreckt sich zwischen seinem Rahmen-Befestigungspunkt 38 und seinem
Achsschenkel-Befestigungspunkt 40 entlang eines stumpfwinkligen
Wegs. Der versetzte Aufbau des oberen Lenkhebels 20 bewirkt
einen Abstand zwischen der Achsschenkel-Baugruppe 18 und
dem oberen Lenkhebel 20, wenn sich die einstellbare Aufhängungsbaugruppe 10 in
ihrer eingerückten
Stellung (4) befindet. Der stumpfwinkelige
Aufbau des unteren Lenkhebels 22 bewirkt einen Abstand zwischen
dem gelagerten Ende 26 des oberen Lenkhebels 20 und
dem unteren Lenkhebel 22, wenn sich die einstellbare Aufhängungsbaugruppe 10 in
ihrer eingerückten
Stellung befindet.
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Befindet
sich die Aufhängungsbaugruppe 10 in
der eingerückten
Stellung, so ist das lineare Betätigungselement 24 erneut
vertikal ausgerichtet. Die Lenkhebel 20 und 22 sowie
die Achsschenkel-Baugruppe 18 sind derart ausgelegt, dass
sie, falls sie sich in der eingerückten Stellung befinden, relativ vertikal
ausgerichtet sind und nicht mehr lateralen Aussparungsplatz brauchen,
als das lineare Betätigungselement 24,
so dass der laterale Eingriff der Aufhängungsbaugruppe 10 in
das Fahrzeug 12 minimiert wird.
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Die
Geometrie der einstellbaren Aufhängungsbaugruppe 10 der
bevorzugten Ausführungsform
ist derart, dass der benötigte
Eingriff in die Karosserie des Fahrzeugs 12 zur Aufnahme
der gesamten Aufhängungsbaugruppe 10 lediglich
ungefähr eine
Tiefe von 5 Inch (= 12,7 cm), eine Breite von 17 Inch (= 43,18 cm)
sowie eine Höhe
von 25 Inch (= 63,5 cm) aufweist. Indem die Aufhängungsbaugruppe 10 von
der Seite her und nicht vom Unterboden her montiert wird, ermöglicht sie
zwischen den Rädern 14 Böden mit
voller Tiefe. Da das Ausfahren der Räder 14 seitlichen
Raum bietet, wird für
lenkbare Räder
nicht mehr Raum benötigt,
als für
nicht lenkbare Räder.
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6 ist
eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht der Ausführungsform
aus 1. Diese Ansicht zeigt den oberen Lenkhebel 20 sowie den
unteren Lenkhebel 22 teilweise im Schnitt. Die Ansicht
zeigt weiterhin, dass das wenigstens eine lineare Betätigungselement 24 aus 1 vorzugsweise
zwei pneumatisch betätigte
lineare Betätigungselemente 24a und 24b umfasst,
die sich zwischen dem Rahmen 16 an den Betätigungselement-Zylinder-Befestigungspunkten 46a und 46b und
dem unteren Lenkhebel 22 an den Betätigungselement-Kolben-Befestigungspunkten 48a und 48b erstrecken. Wie
dargestellt, verlaufen der obere Lenkhebel 20 und der untere
Lenkhebel 22 zwischen den linearen Betätigungselementen 24a und 24b.
Auch ist ein Luftbehälter 50 in 6 dargestellt
und ebenfalls zwischen den linearen Betätigungselementen 24a und 24b befestigt.
Der Behälter 50 kann
auch als endgültiger
Endanschlag dienen. Der von dem Luftbehälter 50 eingenommene
Raum kann auch für
eine pneumatisch mit Druck beaufschlagte (nicht dargestellte) Überlastfeder
oder zur Aufbewahrung eines zusätzlichen
Gasvolumens für
(ebenfalls nicht dargestellte) pneumatische Federn verwendet werden.
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In 7 ist
eine Ansicht des oberen Lenkhebels 20 von unten dargestellt.
Seine U-Form bietet Platz
für die
Achsschenkel-Baugruppe 18, um in diesen einzurücken, wenn
sich die Aufhängungsbaugruppe
ihrer eingerückten
Stellung nähert.
Auch könnte
in dem oberen Lenkhebel 20 Raum bereitgestellt werden,
um Platz für
eine Achswelle 82 zu bieten. Auf die gleiche Weise ist
in 8 der untere Lenkhebel dargestellt. Er stellt
das wesentliche strukturelle Element dar und ist an den Befestigungspunkten 48a und 48b mit
den linearen Betätigungselementen 24a und 24b verbunden.
Es sollte klar sein, dass die dargestellten Anordnungen stellvertretend für üblicherweise
verwendete Lenkhebel sind und nicht die einzigen Anordnungen darstellen,
die in der vorliegenden Anmeldung funktionieren würden.
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In 9 ist
eine perspektivische Darstellung der Aufhängungsbaugruppe 10 und
der Rad-Baugruppe 14 gezeigt und umfasst weiterhin eine
Darstellung einer am Rad montierten elektrischen Antriebseinheit 52.
Falls das Fahrzeug 12 elektrisch angetrieben werden soll,
wäre eine
derartige elektrische Antriebseinheit 52 an jedes der angetriebenen Räder angekoppelt.
Einheiten zur Bereitstellung von elektrischer Leistung und zur Steuerung
ihrer Anwendung auf die elektrischen Antriebseinheiten 52 sind dem
Fachmann bekannt und werden nicht dargestellt.
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In 10 ist
eines der linearen Betätigungselemente 24 im
Schnitt dargestellt. Das lineare Betätigungselement 24 weist
ein Gehäuse 54 auf,
in dem gleitbar ein Kolben 56 angeordnet ist. Durch den
Kolben 56 und das Gehäuse 54 wird
eine variable Verdrängungs-Druckkammer 70 gebildet.
In der bevorzugten Ausführungsform
der einstellbaren Aufhängungsbaugruppe
weist der Kolben 56 auf seiner Außenseite mehrere ringförmige Nuten 58 auf.
In jeder der Nuten 58 ist jeweils ein Kolbenring 60 angeordnet.
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Eine
Kolbenanschlusswelle 62 ist mit den Kolben 56 verbunden
und erstreckt sich von diesem aus an das lenkhebelseitige Ende 44.
Die Anschlusswelle 62 hat eine longitudinale Zylinderbohrung,
in der ein Zylinderbohrungsstoßdämpfer 64 angeordnet ist.
An dem linearen Betätigungselement 24 ist
an dessen Betätigungselement-Zylinder-Befestigungspunkt 46 ein
Befestigungsanschlussstück 66 befestigt, während an
dem linearen Betätigungselement 24 an
seinem Betätigungselement-Kolben-Befestigungspunkt 48 ein
weiteres Befestigungsanschlussstück 68 befestigt
ist. In der bevorzugten Ausführungsform
wird jedes der linearen Betätigungselemente 24a und 24b pneumatisch
betrieben. Jeder Zylinderbohrungsstoßdämpfer 64 wird hydraulisch betrieben.
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Bezugnehmend
auf 2 und eine Start-Stellung, in der das Fahrzeug 12 eine
relativ niedrige Bodenfreiheit aufweist, annehmend, wird die einstellbare
Aufhängungsbaugruppe 10 in
ihre Querfeldein-Stellung gebracht, indem den Druckkammern 70 jedes
der linearen Betätigungselemente 24 mit Druck
beaufschlagtes Gas zugeführt
wird. Dies zwingt jeden Kolben 56, dessen Stellung durch
gestrichelte Linien angedeutet ist, sein zugehöriges lineares Betätigungselement 24 auszufahren.
Dies wiederum übt
eine nach unten gerichtete Kraft auf den unteren Lenkhebel 22 aus,
die versucht, den unteren Lenkhebel 22 in einer kreisförmigen,
nach unten gerichteten Richtung um seinen Rahmen-Befestigungspunkt 38 (s. 1)
zu verschwenken.
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Da
jedoch die Rad-Baugruppe 14 auf den Boden 72 aufliegt,
schiebt die ausgebildete Gegenkraft das Fahrzeug 12 nach
oben. Da jede Bewegung des oberen Lenkhebels 22 und des
unteren Lenkhebels 24 den lateralen Abstand zwischen den Rad-Baugruppen 14 verändert, werden
Einstellungen an dem Aufhängungssystem
durchgeführt,
während
sich das Fahrzeug 12 in Bewegung befindet.
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Wie
in 3 dargestellt wird die einstellbare Aufhängungsbaugruppe 10 in
ihre Straßen-Stellung gebracht,
indem der an die Druckkammern 70 der linearen Betätigungselemente 24 angelegte
Gasdruck verringert wird. Dies führt
zu einem Einziehen des jeweiligen Kolbens 56, dessen Stellung
durch gestrichelte Linien angedeutet ist, und ein Zusammenziehen
des ihm zugehörigen
linearen Betätigungselements 24.
Dem Fahrzeug wird dann ermöglicht,
sich unter Einwirkung der Schwerkraft nach unten zu bewegen, wodurch
seine Bodenfreiheit sich verringert.
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Falls
das Fahrzeug 12 verladen oder gelagert werden soll, wird
sein einstellbares Aufhängungssystem 10 in
seine eingerückte
Stellung gebracht, indem der an die Druckkammern 70 der
linearen Betätigungselemente 24 angelegte
Gasdruck auf Null reduziert wird. Dies führt zu einem Zurückziehen
des jeweiligen Kolbens 56, dessen Stellung durch gestrichelte
Linien angedeutet ist, und ein Zusammenziehen seines zugehörigen linearen
Betätigungselements 24.
Dem Fahrzeug 12 wird es dann ermöglicht, sich unter Einwirkung
der Schwerkraft nach unten zu bewegen, wodurch seine Bodenfreiheit
und seine Spurbreite auf ihre Minimalwerte verringert werden. In
der dargestellten bevorzugten Ausführungsform beträgt die Bodenfreiheit
4 Inch (= 10,16 cm) und die Rad-Baugruppe wird in die seitlichen
Abmessungen des Fahrzeugs 12 eingezogen.
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In 12 ist
eine gegenüber 9 alternative
Vorrichtung zum Antrieb des Rads 14 dargestellt. Die in 12 dargestellte
alternative Vorrichtung ersetzt die in 9 dargestellte,
am Rad montierte elektrische Antriebseinheit 52 durch eine
in dem Fahrzeuggehäuse
angeordnete elektrische Antriebseinheit 74. Eine allgemein
mit dem Bezugszeichen 76 bezeichnete Anordnung zur Übertragung
der Leistung, die teilweise im Schnitt dargestellt ist, sowie eine
Achswelle 78 sind ebenfalls vorhanden, um den Antrieb auf
ein angetriebenes Rad 14 zu übertragen. Die innerhalb des
Fahrzeugsgehäuses
montierte elektrische Antriebseinheit 74 und/oder die Anordnung 76 zur Übertragung
der Leistung sind durch eine beliebige Anzahl bekannter Arten an
dem Fahrzeug 12 befestigt. Das mit der alternativen Vorrichtung
aus 12 verwendete einstellbare Aufhängungssystem 10 ist
im wesentlichen dasselbe, wie das in 1 dargestellte,
ausgenommen, dass die Anordnungen des oberen Lenkhebels und des
unteren Lenkhebels angepasst wurden, um die Rad-Antriebselemente aufzunehmen. Das in 12 dargestellte
einstellbare Aufhängungssystem 10 arbeitet auf
gleiche Weise, wie das in 1 gezeigte.
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Eine
weitere zu der in 9 dargestellten alternative
Vorrichtung zum Antrieb des Rads 14 ist in den 13 und 14 dargestellt.
Die in den 13 und 14 dargestellte
alternative Vorrichtung ersetzt die am Rad montierte elektrische
Antriebseinheit 52 aus 9 durch
einen Motor und eine Einheit 80 zum Übertragen der Motorleistung. Die
Leistung wird über
eine Achswelle 82 an ein angetriebenes Rad 14 übertragen.
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Das
in den 13 und 14 dargestellte einstellbare
Aufhängungssystem
arbeitet auf die gleiche Weise, wie das in 1 dargestellte.
Es umfasst einen oberen Lenkhebel 84 sowie einen unteren Lenkhebel 86.
Wie in 14 dargestellt, bei der sich um
eine Aufsicht der 13 handelt, sind der obere und
untere Lenkhebel 84 und 86 gabelförmig. Dies bietet
Raum für
zumindest eine 88 und vorzugsweise zwei 88a und 88b Kombinationen
aus Luftunterstützung
und Stoßdämpfern.
Obwohl sie unterschiedlich geformt sind, als die in 1 gezeigten
oberen und unteren Lenkhebel 20 bzw. 22, weisen
der obere Lenkhebel 84 sowie der unteren Lenkhebel 86 dennoch
jeweils Verbindungen mit dem Rahmen 16 und der Achsschenkel-Baugruppe 18 auf,
die eine Parallelogramm-Verbindung bilden.
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Weiterhin
werden in den 13 und 14 charakteristische
Zahnstangenanordnungen sowie an Zahnstangen-Drehpunkten 96 schwenkbar
mit diesen verbundene Spurstangen dargestellt. Jede Rad-Baugruppe 14 hat
eine Lenkachse A, um die sie von einer zugehörigen Spurstange 92 verschwenkt wird.
Natürlich
sind die Zahnstangenanordnungen 90 und die Spurstangen 92 nur
mit steuerbaren Rad-Baugruppen 14 verbunden.
Eine einstellbare Aufhängungsbaugruppe,
die jeweils mit einer nicht steuerbaren Rad-Baugruppe 14 verwendet
werden soll, umfasst anstelle der Spurstange 92 ein längliches
Verbindungsteil 94. Das längliche Verbindungsteil 94 ist
schwenkbar mit einer Halterung verbunden, deren Drehpunkt mit dem
Zahnstangen-Drehpunkt 96 zusammenfällt, wenn Letzterer sich in
einer Stellung für
ein Geradeausfahren befindet.
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Das
längliche
Verbindungsteil 94 gibt die Winkelposition des Rads 14 vor
wobei eine Winkelbewegung der Rad-Baugruppe um ihre Lenkachse verhindert
wird. Das längliche
Verbindungsteil 94 kann auf eine beliebige von mehreren
bekannten Verfahren eingestellt werden – Klammerbeilagscheiben, Spannschrauben,
einstellbare Ringschrauben oder ähnliches.
Obwohl aus Gründen
der Einfachheit das längliche
Verbindungsteil 94 nur in den 13 und 14 gezeigt
ist, sollte verstanden werden, dass die gleichen Verfahren zur Befestigung
und Einstellung desselben auf alle der bevorzugten Versionen gemäß der anderen
Figuren angewendet werden können.
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Während die
beste Ausführungsform
zur Durchführung
der Erfindung detailliert beschrieben wurde, sind für den Fachmann
auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung verschiedene alternative Bauformen
und Ausführungen
zur Durchführung
der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, ersichtlich.