SE527148C2 - Hjulupphängning för fordon - Google Patents

Description

med torsionsaxlar med differentialväxel till hjulen.

Det finns också förslag till elektriska, pneumatiska eller hydrauliska hjulmotorer där åtminstone tor- sionsaxlarna ersätts med böjliga kablar eller slang- ar men också i dessa fall vrides hjulen för kurs- styrningen med styrstag med kullänkar.

I de fall då fordonet skall framföras i ojämn ter- räng finns behov av att kunna öka markfrigången. Vid färd på slät väg kan en liten markfrigång tillåtas och vid hög hastighet är den önskvärd för att hålla låg tyngdpunkt. För dessa olika krav finns det sys- tem i marknaden. Men det finns också fall där olika höjd till marken för framhjul och bakhjul är önsk- värd beroende på lastförhållanden. Ävenså kan det vara önskvärt med olika höjd vid ena sidan jämfört med den andra sidan d.v.s. fordonet bör kunna lutas eller bankas vid kurvtagning. Dessa alla olika krav på markfrigàngsjustering bör således kunna förverk- ligas individuellt för alla fyra hjul.

Principen för uppfinningen.

Den föreliggande uppfinningen avser att eliminera nackdelarna med kända hjulupphängningar och uppfylla kraven som nämnts ovan, vilket åstadkommas med de i patentkraven angivna kännetecknen. Den avser också ett sådant fall där de drivande hjulen innehåller individuella hjulmotorer av elektrisk, pneumatisk eller hydraulisk typ. Den har sina största fördelar i sådana fall eftersom den då möjliggör att alla hjul kan tvärställas, vilket drastiskt förenklar parkeringar. Men även för de fall då hjulen drivs mekaniskt över kullänk kan uppfinningen tillämpas med I OI I I I 0 I OI o a a a o o a nu n en c o I u n u o o o o n o n con v00 r r o u I u u o o a o o o o o I c no oc o »oas »nu ooooø fördel även om man då inte kan utnyttja egenskapen att tillåta 90°. vridning av hjulen.

Grundprincipen visas i figurerna 1 - 4 där: Fig. 1 visar en sidosnittbild av hjulupphängningen enligt uppfinningen. I figuren är till vänster om centrumlinjen visat hjulupphängningen då hjulet är obelastat eller i utfjädrat tillstånd och vid lägsta markfrigâng. Till höger om centrumlinjen är i samma figur hjuldonet visat då hjulet är fullbelastat hopfjädrat och chassiet upplyftat till högsta markfigàng.

Fig. 2 visar ett horisontalsnitt genom hjulupphäng- ningen i fig. l.

Fig. 3 visar ett snitt taget i fordonets tvärled och med elektrisk hjulmotor.

Fig. 4 visar varianten med mekaniskt drivet hjul.

Olika utförandeformer och tillämpningar visas i figurerna 5 - 19 där: Fig.5 är ett snitt taget i fordonets längsriktning och visar en variant av hjuldonet där som fjädrings- element användes en mekanisk fjäder placerad i cent- rum av donet. I figuren visas till vänster om cent- rumlinjen hjulet med fjädern i obelastat tillstånd och med donet inställt för minsta markfrigàng. Till höger i figuren visas donet då fjädern är helt hop- tryckt samt då donet är inställt för största markfri- gång.

Fig.6 visar ett horisontellt snitt genom donet.

Fig.7 visar ett snitt i fordonets längsriktning av en variant av hjuldonet där som fjädringselement använd- es en gas-hydraulisk fjäder i centrum av donet.

Fig.8 visar en snittbild av övre delen av ett don där som rörelseorgan användes en elmotordriven mekanisk skruvdomkraft.

'O unna o o g oc nano oc; c o .

IG 100 527 4 Fig.9 visar ett längssnitt av ett don där i stället för de förenämnda kassettlådorna användes länkarmar för styrning av fjädringsrörelsen och lyftningsrör- elsen för att ändra markfrigången.

Fig.1O visar olika horisontala snitt och vyer av donet i föregående fig.

Figurerna ll - 15 visar hur hjuldonet kan fästas mot en bottenplatta i fordonetschassi. Här visas bakre högra hjulet i tvärställt läge och i fig. 13 visas vänster framhjulet inställt för hög markfrigång.

Figurerna 16 - 18 visar detaljer av hjuldonens mon- tering och infästning vid denna bottenplatta.

Fig. 19 visar luftströmningen runt ett fordon.

Avsikten med uppfinningen är dels, att möjliggöra en fjädrande rörelse hos hjulet om ca 80 mm och dels möjliggöra att fordonschassiet kan höjas ca lOO mm i förhållande till hjulaxeln. Detta är möjligt genom att hjulet 1 är fästat i bottnen av en låda 2, vil- ken är vertikalt rörlig i en andra låda 3 och denna i sin tur i en tredje låda eller kassett 4. Den första lådan 2 är förbunden med den andra 3 medelst fjädrar 5 och stötdämpare (ej visade) i avsikt att ge hjulet en fjädrande rörelse vid ojämnheter i vägbanan. Den and-ra lådan 3 och kasetten 4 är förbundna med rörelse-organ 6 i form av mekaniska domkrafter eller luft- eller oljecylindrar. Eftersom kasetten 4 är medelst öron 7 fästad i fordonschassiet kan detta höjas eller sänkas vid aktivering av rörelseorganen 6. För att säkerställa de olika lådornas rörelse med minsta möj-liga friktion och utan fastknipningseffekt styrs de av kulgejdrar 8. I I fig.l är till vänster om centrumlinjen visat hjul- upphängningen då hjulet är obelastat eller i utfjäd- ll 0000 cc I 0 Oc o a: c o u -c a 'I .I c c c c c c cv nu n c c ~ c c- c c c c c oc c cc o cc cc c c c n ccccc c rat tillstånd och vid lägsta markfrigång. Till höger om centrumlinjen är i samma figur hjuldonet visat då hjulet är fullbelastat hopfjädrat och chassiet upp- flytat till högsta markfrigång.

Det är också avsikten, att hjulet skall gå att vrida åtminstone 45°. i en riktning och 90°. i den mot- satta riktningen runt hjulets vertikala centrumaxel.

Detta kan åstadkommas genom att hjulets axel 9 upp- bärs av en gaffel 10 med en eller två konsoler (lOa, l0b) hörande till en skiva 11, vilken med tillhörande axeltapp 12 och med kullager 13,14 är lagrad i den inre av ovannämnda lådor 2. Ett 13 av dessa lager är av sådan typ att det kan upptaga axialkrafter och moment vinkelrätt mot axeltappen 12. Hjulgaffelns 10 axeltapp 12 är försedd med ett snäckhjul 15, samver- kande med skruven 16 i en snäckväxel 17. Snäckväxeln 17 drivs av en ”Can” styrd stegmotor 18 vilken så- lunda genom styrimpulser från förarplatsen åstadkom- mer hjulets 1 vridning. Dessa styrimpulser skall av säkerhetsskäl vara regressiva i förhållande till rattutslag och följa ett program där styrradie och fordonshastigheten ingår som parametrar. Det kan an- ses underförstått, att för hjulets vridning kan på samma sätt använd pneumatiskt eller hydrauliskt styr- system. Även vid det fall att hjulet drivs mekaniskt över en knutkoppling 37,fig.4 kan ovanstående be- skrivna uppbyggnad tillämpas, men hjulets vridning vid styrning begränsas härvid av knutkopplingens snedställningsförmåga.

I en hjulupphängning enligt uppfinningen kan man relativt lätt arrangera givare för storheter av be- tydelse för fordonets säkra handhavande. Hjulens vridningsvinkel Ü, kan erhållas från styrimpulserna till ställmotorn 18. Sidokraften på fordonet i oo oo oo oooo o o o o o o o o oo oooo ooo o o o o o oo oo oo; oo oloo oo 0 o o o o 5 2 7 1 6 HI: En. svängar, eller centrifugalkraften Fc kan mätas med accelerometer eller tryckgivare i en av fästbultarna 7. Fordonets vikt Fg erhålles från impulser till donet för höjning och sänkning av fordonet 6 och denna rörelse h kan vidare enkelt mätas med lägesgivare i samma don.

Utförandeformer enligt principen.

Under hänvisning till figurerna skall uppfinningen nu beskrivas i detalj: Fig.5 och 6: Fordonshjulet 1 uppbärs av en gaffel 10 med en 10a eller två 10b konsoler utgående från en skiva 11 med axeltapp 12. Axeltappen 12 är med kul- lager 13,14 lagrad i ett växelhus 17. Växelhuset 17 är inbyggt i en lådkonstruktion 2, vilken är verti- kalt rörlig i en box 3. Rörligheten underlättas av kulgejdrar 8 inlagda i tre eller fyra av lådans och boxens hörn. De nämnda lådorna kan utformas helt rektangulära med fyra hörn men också, som visas i fig. 6 med fem hörn så att ena kortsidan ges kilform, Axeltappen 12 är ihålig så, att i håligheten kan inrymmas en spiralfjäder 19, som nedtill över en lagrad bricka llb stöder mot gaffelskivan 11 och upptill mot boxens 3 tak. Fjädern 19 kan således uppta och dämpa stötar vidarebefordrade av hjulet från ojämnheter i vägbanan.

På axeltappen 12 är monterat snäckhjulet 15, som jäm- te snäckskruven 16 ingår i snäckväxeln 17 varigenom man medelst en elmotor 18 kan vrida hjulgaffeln 10 i avsikt att därigenom styra fordonet. Vid fel i elsys- temet för ställmotorn 18 kan hjulgaffeln nödstyras I mekaniskt genom att till en reservaxel l6b på ställ- 527 148 7 c 0 0 Q occaoc 0 n 0 o nu ronne; o 0 av no v 0 o anno 0 I 0 0 on coca 0 0 una n n 0 u o 0 0 0 l 000 c soon 0 0 0 I n 0 1 u cc oo oron og; motorns vinkelväxel ansluta en axel med kullänk från en nödratt.

Den förenämnda boxen 3 är rörligt monterad i en kassett 4, som medelst öron och skruvar 7 är fixerad i fordonets underrede. Rörligheten underlättas och styrs även här av kulgejdrar 8 i hörnen av lådorna. I taket till boxen 3 är fästad en cylinder 20 innehål- lande en kolv med kolvstàng 21. Genom att via en ka- nal 22 inleda hydraulolja eller tryckluft kan således kassetten 4 jämte det i denna fixerade fordonschassiet lyftas i förhållande till hjulaxeln, vilket också visas i snittet till höger om centrumlinjen i fig.5. I avsikt att förhindra införsel av sand och andra orenheter i spalterna mellan låda 2, box 3 och kas-sett 4 är i nedre kanten av dessa inlagt tätnings-lister av typ skrapande tungor 27.

En variant av fjädersystem visas i fig.7. Här är den tidigare nämnda cylindern 20 utvändigt utformad som en kolv 23, vilken löper i en andra cylinder 24, vil- ken i sin tur fungerar som kolv löpande i en tredje cylinder 25 utgående från boxens 3 tak. Utrymmet på vardera sidan 26a,26b om den förstnämnda kolven 23 är fyllt med hydraulolja, som kan strömma genom dyshàl i kolven varvid hâlens area bestämmer rörelsehastig- heten. Övre utrymmet mellan den senare nämnda kolven 24 och cylindern 25 är fyllt med inert gas.

Pàfyllning av olja respektive gas sker genom anslutningar och kanaler ej visade i figuren.

Verkningssättet hos denna inbyggda gashydrauliska fjäder anses känt från andra sammanhang t.ex.flyg- plans landningsställ och beskrives därför ej närmare här. För kolvarnas tätning är inlagt tätningsringar på likaledes känt sätt.

I I 0 0 0 0 00 00 0 00 00 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I I 000 0000 00 0000 0 0 0 i O 0 0 0 00 527 148 8 000 00 0 0 00 0000 0 0 0 0 0 0 0..0: ..0 z... 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000 000000 00 0 0.0 ...gpq g g 0 0 0 0 0 u 0 0 0 0 0 0 0 ß 0 0 0 00 00 0 000 000 I fig.8 visas en variant av hjuldonet där den i an- slutning till fig.5 beskrivna kolven 21 är ersatt med en skruv 28, som över en vinkelväxel 29 vrides av en elektrisk ställmotor 30. Skruven 28 löper i en mutter 31 fixerad i tidigare nämnda cylinder 20 fäst i boxen 3. Vid skruvens 28 vridningsrörelse lyftes kassetten 4 och därmed också fordonschassiet.

Vid utförandeformen av donet enligt fig.9 är snäck- växelhuset 17 förbundet till en skiva 32 med länkar- mar 33 på vardera sidan och denna skiva 32 är i sin tur medels liknande länkarmar 34 förbunden med en ram 35, vilken med vibrationsdämpande skruvar 36 är fix- erad i fordonschassiet 37. I skivan är fästad i före- gående utförandeformer beskrivna fjädern 19 enligt fig. 5 eller cylindern 25 enligt fig.7. Likaså ingår tidigare nämnda cylinder 20 med sin kolv 21. I fig. 9, som visar en sidovy av donet är till vänster om centrumlinjen donet visat i obelastat (utfjädrat) tillstånd och inställt för lägsta markfrigång. I samma figur till höger om centrumlinjen är donet visat i fullbelastat (hopfjädrat) tillstånd och med chassiet upplyft till högsta markfrigång. Fig. 10 visar samma sak sett uppifrån eller i olika horisontalsnitt.

I denna utförandeform motsvarar ramen 35 kassetten 4 och plattan 32 motsvarar boxen 3 och växelhuset 17 motsvarar lådan 2 i de föregående utförandena.

En fördel med uppfinningen är att chassiet kan ut- formas som hel plan bottenplatta vartill kassettlådan 4 kan fästas. Detta beskrivs närmare i fig. ll - 15.

Bottenplattan består av yttre längsgående hàlbalkar 38 och centrala hàlbalkar 39, vilka hàlles ihop av en slät överplàt 40, vilken utgör fordonskabinens bot- ten, samt av en yttre korrugerad underplåt 41 med 000 0 I O OI OIOO I 527 148 9 ïïæ šï@,,,_,?fi längsgående rillor. Underplåtens korrugering har en från marken välvd medelprofil 42 med ca. l mzs radie B mellan de nämnda balkarna. Härigenom bildas mellan plåten och markunderlaget tre längsgående luftströmmar, som medverkar till fordonets kursstabi- litet. Rummet mellan den släta överplàten och den undre korrugerade plåten kan fyllas med en lättskum- massa i avsikt att stabilisera plàtarna och ge en värme- och ljudisolering.

Eftersom den beskrivna hjulupphängningen saknar styr- länkar och kraftaxlar (vid elektriska hjulmotorer) blir fordonets underrede med upphängningsdonen i kom- bination med den beskrivna bottenplattan fritt från störande element, som kan fastna i ojämnheter i ter- rängen. Dessutom bildas ej virvlar i luftströmmen under fordonet och dess hela luftmotstånd kommer att minska, vilket vid högre farter är av stor drifteko- nomisk betydelse.

För att förbättra luftströmmen mellan hjulen och bot- tenplattan kan hjulen omges av skärmar, vilka i detalj visas i fig. 16 - 18. Vid hjulets insida kan mot gaf-feln monteras en halvmànformig plåt, som övergår i en stänkskärm 44, vid hjulets överhalva.

Mellan hjulet och hjulhusets innervägg 45 ligger en fràn marken svagt uppåtvälvd vridskiva 46, vilken följer med vid hjulets vridning. Därvid tätar skivan 46 mot hjul-husets vägg 45 med en elastisk tunga 47.

Skivan 46 bidrar till att bibehålla en jämn luftström även i hjulhusen och kring hjulen samt förhindrar att smuts sprutar mot upphängningsdonets inre väggar.

Upphängningsdonen kan utföras alla fyra helt likadana vid elmotordrift och fyrhjulsstyrning eller parvis ' lika vid mekanisk drivning av tvâ hjul respektive vid styrning med två hjul. Infästningen mot bottenplattan 1000 C 527 148 N ïFWEEflm*fü "fx n ooouuo Ir o inn :canon n o o u n v o o o o v o o a 4 n o nu n. a I n o n o un kan ske helt lika för fyra hjul och sker också lätt genom att donet vid upplyft fordon skjuts upp under- ifrån mot konsolerna 50 och 51 vari det fixeras med vibrationsdämpande bultar. Hjulenheterna kan omvänt lätt demonteras för service. Kontroll och underhåll kan sedan ske i särskilda servicestationer med god åtkomlighet från alla håll till alla vitala delar, såsom däck, hjul med bromsar, hjulmotorer och styrsystem.

En annan fördel med hjulupphängning enligt uppfin- ningen är, att kursstyrningen sker med elektriska signaler i kablar, varför någon mekanisk ratt med rattstàng ej behövs. Utrymmet framför förarsätet 43 blir därigenom fritt både i säteshöjd och enligt den beskrivna bottenplattan även vid fötterna. Därigenom kan förarsätet utformas så, att föraren har tre val- bara sittplatser: till vänster, som vid nuvarande fordon för högertrafik, i mitten, vilket ger säkraste placering och till höger, som vid nuvarande fordon för vänstertrafik. Därmed kan föraren placera sig där det är bekvämast och säkrast. T.ex. minskar risken för bländning vid mörkerkörning om man vid högertra- fik sitter till höger - längst bort från den mötande ljusstràlen. Likaså minskas risken för olyckor vid parkering om man vid högertrafik sitter till höger och kan stiga ut mot trottoaren till höger - ej till vänster ut i trafiken! En fördel med uppfinningen är även att olika höjdläge i fram- och bakända kan inställas. Detta kan behövas för att kompensera för ojämn lastfördelning men även för att påverka luftens strömning runt fordonet. Med hjulupphängning och fordonsbotten enligt uppfinningen får man en jämn och störningsfri luftström under fordonet (fig. 19). Denna luftström kan ge ett GDI! o 0000 ont undertryck som medverkar till att hålla fordonet mot marken, särskilt vid högre farter, om bottnens lutning, uttryckt med luftens anfallsvinkeln v, är den riktiga.

Claims (10)

527 148 14 P a t eazï t k r a v.

1. l.Upphängning av hjul för fordon vid vilken hjulet (l) uppbäres av en gaffe“ (10) med minst en konsol (l0a, 10b) på vilken hjulet (1) är lagrat roterbart runt en horisontell axel, varvid gaffeln (10) är anordnad vridbar kring en vertikal axel och påverkbar medelst ett vridorgan (17), kännetecknad av att vridorganet (17) är inrymt i en lådkonstruktion (2) i vars botten hjulet (1) är fäst, vilken lådkonstruktion (2) med stötupptagande element (5, l9, 23-26) är vertikalt rörligt fäst i en hållare (3, 32), och medelst ställdon (6, 20-22, 28-31) är vertikalt förskjutbar i förhållande till ett till fordonets chassi fäst bärorgan (4, 35).

2. Upphängning enligt patentkravet l, kännetecknad av att lådkonstruktionen (2) är anordnad rörlig inuti en nedåt öppen och upptill med ett lock tillsluten kasettlàda (3), varvid rörelsen styrs av kulgejdrar (8) i åtminstone två hörn och en sida av lådorna.

3.Upphängning enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknad av att làdkonstruktionen (2) är vertikalt rörlig i förhållande till en skiva (32) utgörande mothåll för fjäderelement (l9,25) under styrning av länkarmar (33) på vardera sidan varjämte skivan (32) kan röras vertikalt i förhållande till ett i fordonschassiet fixerat ramverk (35) under styrning av ett andra par länkarmar (34) under inverkan av domkrafter (20) i avsikt att ändra fordonets markfrigàng. 527 143 - jåjf-š /3 I I I I F!

4. . Upphängning enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknad av att vridorganet innefattar en medelst en ställmotor (18) av elektrisk, hydraulisk eller pneumatisk typ pàverkbar snäckväxel (17), vilken är kopplad till hjulgaffeln (10).

5. .Upphängning enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknad av att hjulgaffeln (10) innefattar en skiva (11) med en axeltapp (12), varvid som stötdämpande element användes en eller flera spiralfjädrar (19) vilka är inlagda i håligheter i gaffelskivans (11) axeltapp (12) och vid en undre ände verkar mot gaffelskivan (11) och vid den övre änden verkar mot kasettlàdans (3) lock.

6. . Upphängning enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknad av att som stötdämpande element användes en gashydraulisk fjäder verkande på i och för sig känt sätt och bestående av en första ihålig kolvstàng (24) löpande i en cylinder (25) fäst i kassettlådans (3) lock, varvid utrymmet mellan den nämnda första kolvstången (24) och cylindern (25) är fyllt med inert gas varjämte i den första kolvstångens (24) hålighet löper en andra ihålig kolvstång (20) med kolv (23), varvid övre (26a) och undre (26b) utrymmet mellan dessa är fyllt med hydraulolja vars tryck kan utjämnas vid den första kolvstàngens (24) rörelse genom oljans strömning genom dyshål i den andra kolven (23).

7. . Upphängning enligt krav 2, kännetecknad av att hjulet (1) jämte kassettlåda (3) kan röras vertikalt genom att i kassettlådans (3) lock är fästad en cylinder (20) vari löper en kolv med kolvstång (21) 527 14-8 f? och hydraulolja med tryck i utrymmet mellan den nämnda cylindern (20) och kolvstången (21) pàfylles eller urtappas allt i avsikt att ändra fordonets markfrigång.

8. Upphängning enligt krav 2. kännetecknad av att hjulet (1) jämte kasettlåda (3) kan röras vertikalt genom att en elektrisk ställmotor (30) över en växel (29), båda fästade i element fixerat till fordonschassiet (4), driver en gängad spindel (28) löpande i ett mutterelement (31) fästat i kasettlàdans (3) lock, allt i avsikt att ändra fordonets markfrigång.

9.Upphängning enligt något av patentkraven 2-8, kännetecknad av att hjulgafffeln (10) medelst styrsignaler från förarplatsen till ställmotorn (18) är vridbar åtminstone 45° i ena riktningen och 90° i den andra riktningen, varvid vridrörelsen hos två eller fyra hjul (1) medelst ett datorprogram i en centralenhet är elektroniskt hopkopplade så att hjulaxlarnas förlängningslinjer korsar varandra i en gemensam polpunkt.

10. Upphängning enligt något av patentkraven 1-9, fäst till en bottenplatta i chassiet, kännetecknad av att bottenplattan består av längsgående hålbalkar (38, 39) förbundna med en övre plan plåt (40) och en undre korrugerad plåt (41) med längsgående rillor och som mellan balkarna (38, 39) har en från marken välvd medelprofil (42), varjämte mellanrummet mellan dessa plåtar är fyllt med ljud- och värmeisolerande material.