Hydraulisch federndes Lauforgan für Fahrzeuge Die vorliegende Erfindung betrifft ein liydrauliseh federndes Lauforgan wie Rad oder Raupe für Fahrzeuge, insbesondere Nutz fahrzeuge zum Befahren von Äckern und un wegsamem Gelände. Es handelt sich dabei um ein Lauforgan mit einer Vielzahl in Abständen nebeneinander angeordneter hydraulischer lbstützglieder, deren Druckzylinder sämtlich mit einem gemeinsamen Hohlraum in Verbin-, dung stehen und wie dieser eine Flüssigkeit enthalten, während deren nach aussen ragende Kolben mit Fusskappen versehen sind.
Es sind Lauforgane dieser Art bekannt, bei welchen ausser den hydraulischen noch mechanische Federungsmittel vorhanden sind. Diese sind jedoch so angeordnet, dass sie die einzelnen Kolben nach aussen zu schieben, das heisst die Länge der Abstützglieder zu ver- lä ngern bestrebt sind. Sie wirken also im gleichen Sinn wie die Druckflüssigkeit.
Die :lbfederun- der Abstützglieder ist daher ver- liältnismässig hart., was zu unruhigem Lauf derartiger Lauforgane und zu starken Er sehüt.terungen und geräuschvollem Lauf des Fahrzeuges führt.
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen. Sie besteht darin, dass jedes Ab- stütz#ylied mit einer Feder versehen ist, welche den Kolben entgegen der Wirkung der Druck flüssigkeit in seinen Zylinder einzuschieben be strebt ist, derart, dass jeder von aussen auf einen Kolben ausgeübte Druck sowohl durch die Flüssigkeit als auch durch die Gesamtheit der den andern Kolben zugeordneten Federn aufgenommen wird.
Dadurch befinden sich die Kolben dauernd im Gleichgewicht, indem die hydraulischen und die mechanischen Federungsmittel in ent gegengesetztem Sinne auf sie einwirken. Im Ruhezustand steht die Flüssigkeit unter dem Druck sämtlicher mechanischer Federn. Wird dieser Ruhezustand gestört durch Ausübung einer Kraft auf eine einzige Fusskappe in Längsrichtung des betreffenden Kolbens, so wird dieser in den Druckzylinder geschoben, und zwar entgegen der auf die Flüssigkeit wirkenden Summe der Federkräfte der nicht betätigten Abstützglieder, wodurch die Ab federung eine viel weichere ist und jedes ein zelne Abstützglied sich einerseits stärker ver kürzen lässt, anderseits aber doch eine grö ssere Gesamtbelastung aufnehmen kann,
da es über die Druckflüssigkeit in Wirkungsverbin dung mit den Federn aller andern Abstütz- glieder steht.
Der Erfindungsgegenstand ist in beilie gender Zeichnung in verschiedenen beispiels weisen Ausführungsformen dargestellt. Es zeigen Fig. 1 die erste Ausführung des Lauf organs als Rad schematisch im Aufriss, Fig. 2 einen vergrösserten Längsschnitt durch eines der Abstützglieder, Fig. 3 einen Querschnitt des Rades nach Fig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt eines Doppelrades, Fig. 5 eine andere Ausführung in Form.
einer Raupe schematisch im Längsschnitt, Fig. 6 eine beispielsweise Ausführung eines Rades mit einer hydraulisch abgefederten und einer nicht hydraulisch abgefederten Lauf fläche im Querschnitt, Fig. 7 eine Seitenansicht des Rades nach Fig. 6 und Fig. 8 eine Variante des Doppelrades nach Fig. 4.
Bei dem Rad nach den Fig. 1 bis 3 trägt die Radscheibe 1, die beispielsweise ein Loch 2 zum Aufstecken auf eine Fahrzeugaehse und Löcher 3 zur Befestigung auf dem Achsteller besitzt, einen Radkranz 4, der einen als Ring kanal 5 ausgebildeten Hohlraum allseits um schliesst. Der hohle Radkranz 4. trägt eine Viel zahl von hydraulischen Abstützgliedern 6, die in Abständen nebeneinander angeordnet sind und vom Radkranz 4 aus nach aussen ragen.
.Jedes der untereinander gleichen Abstützglie- der besteht aus einem den Druckzylinder 7 bildenden Schaft 8, auf dem die Hülse 9 mit der Fusskappe 10 teleskopartig längsbeweglich angeordnet ist, die nach Fig. 2 mit dem Kolben 11 im Druckzylinder 7 starr verbunden ist. Der Druckzylinder 7 mündet in den im hohlen Radkranz 4 angeordneten Ringkanal 5. Bei einer Betätigung des Kolbens 11 seitens der im Druckzylinder 7 vorhandenen Flüssigkeit wird also die Hülse 9 auf dem Schaft 8 in Längs richtung verschoben.
Zwischen der Hülse 9 und dem Schaft 8 befindet sich, zwischen flanschartige Ränder 12 bzw. 13 eingeschlos sen, eine den Schaft 8 umschliessende Schrau benfeder 14, die bestrebt ist, die Längsausdeh nung des Abstützgliedes 6 zu verringern, indem die Hülse 9 über den Schaft. 8 in Rich tung auf den Radkranz 4 geschoben wird, wo bei der Kolben 11 tiefer in den Druckzylin der 7 eindringt. Die Schraubenfeder 14 stellt also eine Rückzugfeder für den durch die Flüssigkeit im Druckzylinder 7 nach aussen gedrückten Kolben 11 dar.
Je nach Grösse des Flüssigkeitsdruckes im Druckzylinder 7 und der Kraft der Rückzugfeder 7.4 wird der Kol ben 11 eine bestimmte Lage im Druckzylinder 7 einnehmen, beispielsweise die Lage 15a in Fig. ?.
Die grösstmögliche Längsausdehnung besitzt. das Abstützglied 6 dann, wenn der Kolben 11 in der Lage 15b sieh befindet, also die Rückzugfedcr 11 vollständig zusammen gedrückt ist, während der Lage 15c des Kol bens 11 die kleinstmögliche Längsausdehnung des Abstützgliedes 6 entspricht, wobei aber die Rückzugfeder 14 noch nicht. völlig ent spannt sein darf.
Beim beschriebenen Rad ist die Flüssig keitsmenge, beispielsweise öl, im Ringkanal 5 und in den Druckzylindern 7 der Vielzahl von Abstützgliedern 6 so bemessen, dass im Ruhe- zustand, also solange keine äussere Kraft auf die Hülsen 9 und deren Fusskappen 10 aus geübt wird, die Kolben 11 eine mittlere Lage in den Druekzylindern 7 einnehmen, beispiels weise die Lage 15a. in Fig. 2. In diesem Ruhe zustand steht dann die Flüssigkeit unter einem Druck, der seitens der Gesamtheit sämtlicher untereinander gleicher Rüekzug-federn 14 her rührt.
Die Gleichheit der Dimensionen der Druckzylinder 7 und Rüekzngfedern 14 der sämtlichen Abstütz\-glieder 6 gewährleistet gleiche Längsausdehnung aller dieser Abstütz- glieder 6, so dass die Fusskappen 10 derselben eine kreisrunde Lauffläelre bilden, die konzen trisch um den Radkranz 4 und damit um die durch das Loch 2 hindurehragende Fahrzeug aehse angeordnet ist.
Wird dieser Ruhezu stand gestört durch Ausübung- einer Kraft auf eine einzige Fusskappe 10 in Lä.ngsriehtung des betreffenden Abstützgliedes 6, so werden die zugehörige Hülse 9 und der Kolben 11 über den Schaft 8 bzw. in den Druckzylinder 7 geschoben, und zwar entge;-en der auf die Flüssigkeit wirkenden Summe der Federkräfte der nicht betätigten Abstützglieder 6.
Sind insgesamt n untereinander gleiche Abstütz- glieder 6 vorhanden und wird eines derselben durch eine äussere Kraft. um die Länge h <I>zu-</I> sammengedruckt, so ergibt. dies bei jedem der nicht betätigten Abstützglieder eine Ver längerung um den Betrag
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und die auf das eine Abstützglied 6 wirkende Kraft wird von der Gesamtheit aller nicht, betätigten Abstützglieder 6 bzw. deren Rückzugfedern 14 aufgenommen.
Diese Verteilung der auf einzelne Ab stützglieder 6 ausgeübten Kräfte auf die Ge samtheit aller nicht betätigten übrigen Ab stützglieder bietet bezüglich der Wirksamkeit der hydraulischen Abfederung bedeutende Vorteile. Die Abfederung des einzelnen Ab stützgliedes ist relativ weich, und jedes einzelne Abstützglied kann verhältnismässig stark verkürzt werden.
Beim Abrollen des Rades über einer ebenen Unterlage führt dies dazu, dass, wie in Fig. 1 angedeutet, eine grö ssere Anzahl von Abstützgliedern 6 auf der Unterlage aufliegen, was erwünscht ist, damit sieh der Achsdruck des betreffenden Rades auf eine grössere Bodenfläche als üblich ver teilt und das Rad ohne Ersehütterungen ab rollt. Die grosse Nachgiebigkeit jedes einzelnen Abstützgliedes ermöglicht ferner das Über rollen einzelner Unebenheiten, beispielsweise von Steinen, Schienen usw., ohne dass dabei eine merkliche Rückwirkung auf die Radachse erfolgt.
Die einzelnen Abstützglieder 6 sind, wie in Fig. 1 angedeutet, vorzugsweise nicht #;enkrecht auf dem Randkranz angebracht, sondern zur Radialrichtung um einen Winkel r/ geneigt, und zwar entgegen der Laufrich tung des Rades. Dadurch wird erreicht, dass beim Aufsetzen der einzelnen Abstützglieder auf den Boden die sich ergebende Kraftkom ponente in Richtung der Zylinderlängsachse vergrössert und die unerwünschte Tangential- komponente verkleinert wird.
Untersuchungen haben eine Verbesserung der Laufeigenschaf ten derartiger Räder mit schräg eingesetzten :lbstützgliedern ergeben.
Eine Verbesserung der Abwälzung der ein zelnen Fusskappen 10 kann auch dadurch er zielt sein, dass dieselben wenigstens in einer Richtung relativ zur Hülse 9 beweglich sind. Beispielsweise kann dies durch Befestigung einer kugelschalenförmigen Fusskappe 10 mit tels der Drehbolzen 16, 17 auf einer ähnlich geformten Unterlage erzielt sein, so dass die Fusskappe um die Verbindungsachse der Bol zen 16, 17 drehbar ist. Im Betrieb verläuft diese Drehachse für die Fusskappe 10 parallel zur Radachse.
Es besteht aber auch die Mög lichkeit, derartige kugelschalen- oder glocken förmige Fusskappen so zu befestigen, dass sie um die Zylinderlängsachse verdreht werden können, was sich besonders beim Durchfahren enger Kurven mit derartigen hydraulisch federnden Rädern als vorteilhaft erwiesen hat.
Statt als Einfachrad gemäss den Fig. 1 bis 3 kann das Lauforgan auch als Doppelrad gemäss Fig.4 ausgebildet sein, bei dem die Radscheibe 1 zwei Radkränze 4, 4' trägt, deren jeder einen Ringkanal 5, 5' aufweist. Die Radkränze sind mit einer Vielzahl von Ab stützgliedern 6, 6' ausgerüstet, die in gleicher Weise konstruiert sein können wie die an Hand von Fig. 2 beschriebenen, und mit ihren Druckzylindern 7, 7' mit dem zugehörigen Ringkanal 5 bzw. 5' in Verbindung stehen. Die beiden Ringkanäle 5 bzw. 5' können, falls erwünscht, auch miteinander in Verbindung stehen oder als gemeinsamer Ringkanal ausge bildet sein.
Bei derartigen Doppelrädern sind zweckmässig die auf dem Radkranz 4 befestig ten Abstützglieder 6 gegenüber den auf dem Radkranz 4' angebrachten Abstützgliedern 6' um den halben Betrag des Abstandes zweier längs des Umfanges aufeinanderfolgender Ab stützglieder versetzt angeordnet, wodurch der erschütterungsfreie Lauf auch bei grösseren Bodenunebenheiten gewährleistet wird.
Ausser als Rad kann das hydraulisch federnde Lauforgan mit Vorteil auch als Raupe ausgebildet sein. Nach Fig. 5 gehören von den insgesamt acht gezeichneten Abstütz- gliedern 6a bis 6h je zwei zu dem Glied 18a bzw. 18b bzw.<B>18e,</B> bzw. 18d der Raupe, wobei diese Glieder miteinander in bekannter Weise durch Gelenke 19 beweglich verbunden sind. Jedes der Glieder ist mit einem Hohlraum 20 versehen, in den die Druckzylinder der jeweils auf dem betreffenden Glied befestigten Ab stützglieder münden. Sämtliche Hohlräume 20 sind über mindestens in einer Richtung be wegliche Leitungen 21 miteinander verbunden.
Die Glieder besitzen üblicherweise in Quer richtung der Raupe eine grössere Ausdehnung als in Längsrichtung, und vorzugsweise ist die ganze Fläche jedes solchen Gliedes mit Abstützgliedern besetzt, die alle mit dem be treffenden Hohlraum 20 in Verbindung ste hen. Läuft eine solche Raupe in Richtung des Pfeils 22 über unebenes Gelände, wie in Fig. 5 angedeutet, so passen sieh die Abstützglieder in ihrer Längsausdehnung den Vertiefungen oder Erhebungen des Bodens an, und zwar unter Verteilung der gesamten Kraftwirkung auf eine Vielzahl von Abstützgliedern bzw.
deren Rückzugfedern. Entsprechend der gro ssen Zahl parallel geschalteter Abstützglieder ist die durch Bodenunebenheiten verursachte Wirkung auf die Raupe insgesamt sehr gering. Auch bei der Raupe können die einzelnen Ab stützglieder auf den Gliedern senkrecht oder auch entgegen der Laufrichtung geneigt an gebracht sein.
Weiter ist als Lauforgan noch eine Kom bination eines mit Abstützgliedern längs seines ganzen Umfanges versehenen Rades mit einer Raupenkette normaler Bauart möglich, indem die Raupenkette über derart hydraulisch federnde Räder läuft. In diesem Falle sind die äussern Enden der Abstützglieder mit solchen Fusskappen versehen, die mit der Innenseite der Glieder der Raupenkette in Eingriff kom men.
Die hydraulischen Abstützglieder ermög lichen die Schaffung besonders anpassungs fähiger Räder und Raupen, wenn sie mit einer Lauffläehe normaler Konstruktion zu sammengebaut sind und wahlweise mehr oder weniger stark zur ZV irkung gebracht werden können, je nach der augenblicklichen Boden beschaffenheit.
Bei einem derartigen Rad gemäss Fig.6 und 7 ist. eine starre Lauffläche vorhanden, die der Einfachheit halber als glatter Rad kranz 23 dargestellt ist, aber natürlich auch jede andere Form aufweisen kann. Auf der Innenseite dieses Radkranzes 23 läuft eine Rippe 24 rings um den ganzen Radumfang, die ihrerseits auf der Radscheibe 25 sitzt. Die Rippe 24 ist mit einem Ringkanal 26 ver sehen und weist. an bestimmten Stellen des Um fanges radiale Bohrsingen 27 auf, die durch den Radkranz 23 hindurch nach aussen führen.
Diese Bohrungen sind zur Aufnahme der Ab- stützglieder 6 vorgesehen, die hier beispiels weise entsprechend der Konstruktion nach Fig. 2 ausgeführt sind und mit ihren Druck zylindern 7 in den Ringkanal 26 münden. Jedoch sind hier (nicht. gezeichnete) Mittel vorgesehen, die eine Volumenvergrösserung des aus Ringkanal 26 und allen Druckzylindern 7 bestehenden Hohlraumes, bei unveränderter Flüssigkeitsmenge, ermöglichen.
Wird eine solche Voluimenv ergrösserung vorgenommen, so bewirken die Rückzu-federn der Abstütz- glieder 6 eine Verringerung ihrer Längsaus dehnung, beispielsweise bis auf eine Lage der Fusskappen 10, wie sie in Fig.6 angedeutet ist. Die Fusskappen 10 ragen nunmehr nur noch wenig aus dem die Lauffläche bildenden Radkranz 23 heraus, so dass ihre abfedernde Wirkung und alle andern erwünschten Eigen schaften nur mehr in geringem Masse wirksam sein können.
Wird dagegen die Volumenver grösserung wieder rückgängig gemacht, so werden die Abstützglieder durch den Flüssig keitsdruck entgegen der Wirkung der Rück- ztigfedern verlängert, beispielsweise bis zu der Lage, die in Fig. 7 angedeutet ist. In dieser Lage wird das betreffende Rad dann die Eigenschaften wie bei einer ausschliesslich hydraulisch abgefederten Lauffläche auf weisen.
Durch stufenweise Volumenvergrösse rung bzw. -verkleinerung kann auch jeder ge- wünsehte Kompromiss zwischen der hydrau lisch abgefederten Lauffläehe und der vom Radkranz 23 gebildeten Lauffläehe verwirk licht werden.
Ein Laufor-an mit. einer Kombination einer hydraulischen abgefederten Lauffläche mit einer starren oder mit andern bekannten Mitteln abgefederten Lauffläehe kann natür- lieh auch dadurch lier--estellt sein, dass bei spielsweise ein Rad nach Fig.l bis 3 Seite an Seite mit einem normalen Rad entsprechend grossen Durchmessers zusammengebaut ist.
Auch mehrteilige Räder nach Fig.1 lassen sieh hierfür verwenden, wenn beispielsweise die nicht abgefederte Lauffläche als Radkranz zwischen den beiden durch die Druckkolben 6 bzw. 6' gebildeten hydraulisch abgefederten Laufflächen vorgesehen wird. Es sei auch er- wähnt, dass bei Kombinationen von normalen und hydraulisch abgefederten Laufflächen die letztgenannten Laufflächen dadurch wir kungslos gemacht werden können, dass die Abstützglieder sämtlich in seitlicher Richtung umgeklappt werden, also parallel zur Rad achse zu liegen kommen.
Ein Lauforgan mit normalen Laufflächen und hydraulisch abgefederten Laufflächen kann auch als Raupe ausgeführt sein. Dabei können beispielsweise die hydraulischen Ab stützglieder in Bohrungen der Laufflächen der einzelnen Raupenglieder versenkbar angeord net sein analog der beispielsweisen Aisfüh- rung des Rades nach Fig. 6 und 7.
Sehliesslieh sei noch darauf hingewiesen, (lass das Lauforgan auch als Mehrzweckrad nach Fig. 8 ausgebildet sein kann, bei welchem die Ringkanäle 5 und 5' nicht miteinander in Verbindung stehen, aber einzeln an ihnen eine Volumenvergrösserung vorgenommen werden kann. Dabei befindet sich in Fig. 8 die von den Abstützgliedern 6' gebildete Lauffläche in Betriebsstellung und die von den Abstütz- gliedern 6 gebildete Lauffläehe in Ruhestellung.
Hier sind beispielsweise die Abstützglieder 6' mit scharfkantigen starren Greiferplatten 28 als Fusskappen und die Abstützglieder 6 mit Gummipuffern 29 als Fusskappen ausge stattet. Ein solches Doppelrad ist damit bei spielsweise für das Befahren vereister Strassen mit der einen Lauffläche und normaler Wege mit. der andern Lauffläche geeignet.
Statt der gezeichneten kugelschalenförmi- gen Ausbildung können die Fusskappen 10 selbstverständlich auch eine pufferartige oder pilzähnliche Form aufweisen.