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DE102024100508A1 - Mechanism for steering the direction of travel of road vehicles - Google Patents

Mechanism for steering the direction of travel of road vehicles Download PDF

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DE102024100508A1
DE102024100508A1 DE102024100508.4A DE102024100508A DE102024100508A1 DE 102024100508 A1 DE102024100508 A1 DE 102024100508A1 DE 102024100508 A DE102024100508 A DE 102024100508A DE 102024100508 A1 DE102024100508 A1 DE 102024100508A1
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DE
Germany
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double hinge
vehicle
steering
double
hinge
Prior art date
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DE102024100508.4A
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gleich Anmelder Erfinder
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Berndt Cedric De
Original Assignee
Individual
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D63/06Trailers
    • B62D63/062Trailers with one axle or two wheels
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Doppelscharnierlenkung für Fahrzeuge, welches zwei Teileinheiten eines unterteilten Fahrzeugs verbindet, welches eine Lenkung des Fahrzeugs durch aktives Anwinkeln der Teileinheiten zueinander erzeugt und welches über zwei zueinander parallel verlaufende Drehachsen (5) am Doppelscharnier, die vertikal zum Fahrzeug stehen und jeweils außerhalb der Fahrzeugmitte verlaufen, verfügt.

Figure DE102024100508A1_0000
The invention relates to a double hinge steering system for vehicles, which connects two sub-units of a divided vehicle, which produces a steering of the vehicle by actively angling the sub-units to each other and which has two mutually parallel axes of rotation (5) on the double hinge, which are vertical to the vehicle and each run outside the vehicle center.
Figure DE102024100508A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Mechanismus zur Lenkung der Fahrtrichtung von Straßenfahrzeugen mit mindestens vier Rädern (3) der einen Doppelscharnier enthält (1).The invention relates to a mechanism for steering the direction of travel of road vehicles with at least four wheels (3) which includes a double hinge ( 1 ).

Bei einem Fahrzeug mit Knicklenkung (1.) ist das Fahrzeug in vorzugsweise zwei Teile (1, 2) unterteilt, welche je über mindestens eine Radachse verfügen. Die Drehachse des Knickgelenks (20) befindet sich vorzugsweise in der Mitte des Fahrzeugs. Um das Gelenk herum kann ein Schwenkbereich (23, 24) definiert sein, welcher frei von Hindernissen bleiben muss. Ist das eigentliche Gelenk kleiner als das Fahrzeug breit, kann ein Teil dieses Schwenkbereiches (24) zwischen den Fahrzeugteilen liegen. In solch einem Fall muss zwischen den Fahrzeugteilen um das Gelenk herum ausreichend Platz vorhanden sein, damit während einer Lenkung die Fahrzeugteile einander nicht blockieren (13).In a vehicle with articulated steering (1.), the vehicle is preferably divided into two parts (1, 2), each having at least one wheel axle. The axis of rotation of the articulated joint (20) is preferably located in the center of the vehicle. A pivoting area (23, 24) can be defined around the joint, which must remain free of obstacles. If the actual joint is smaller than the vehicle's width, part of this pivoting area (24) can be located between the vehicle parts. In such a case, there must be sufficient space between the vehicle parts around the joint so that the vehicle parts do not block each other during steering ( 13 ).

Das aktive Anwinkeln der Fahrzeugteile kann mittels eines oder mehrerer Schwenkzylinder (21) erfolgen. Sie sind an beiden Fahrzeugteilen befestigt und drücken diese auseinander oder ziehen sie zueinander hin. Die einsetzende Hebelwirkung wird durch den Abstand der Befestigungen (25) zur Drehachse des Knickgelenks (20) bestimmt. Bei einer vorzugsweise symmetrischen Bauweise wäre bei Knickgelenken die mögliche Hebellänge auf die halbe Fahrzeugbreite begrenzt.The active angling of the vehicle parts can be achieved using one or more pivot cylinders (21). These are attached to both vehicle parts and push them apart or pull them toward each other. The resulting leverage is determined by the distance of the attachments (25) from the rotation axis of the articulated joint (20). With a preferably symmetrical design, the possible lever length for articulated joints would be limited to half the vehicle width.

Bei der Doppelscharnierlenkung hingegen kann die Verbindung der Fahrzeugteile (1, 2) über ein orthogonal zur Fahrtrichtung verlaufendes Doppelscharnier (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) erfolgen. Für jede Lenkrichtung kann ein eigenes Gelenk (4) im Doppelscharnier vorgesehen sein, dessen Drehachsen (5) parallel und nicht koaxial zueinander verlaufen. In einem solchen Aufbau befänden sich die beiden Scharniergelenke (4) außerhalb der Mitte und vorzugsweise möglichst nahe an den Seiten des Fahrzeugs. In neutraler geschlossener Position des Scharniers sind alle Radachsen des Fahrzeugs parallel zueinander ausgerichtet und das Fahrzeug fährt gerade aus (2). Je näher sich die Gelenke am Rand des Fahrzeugs befinden, desto kleiner fällt der Teil des inneren Schwenkbereichs (24) aus, welcher zwischen den Fahrzeugteilen in geschlossener Position liegt (14). Ein mechanisches Blockieren der Lenkung durch Berührung der Fahrzeugteile (1,2) tritt so entweder erst bei höheren Winkeln auf oder ist gar nicht mehr möglich, womit gegenüber einer Knicklenkung auf vergleichbarer Fläche viel höhere Einschlagwinkel möglich sind.In the double-hinge steering system, however, the vehicle parts (1, 2) can be connected via a double hinge (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) running orthogonally to the direction of travel. A separate joint (4) can be provided in the double hinge for each steering direction, the axes of rotation (5) of which run parallel and not coaxial to each other. In such a design, the two hinge joints (4) would be located off-center and preferably as close as possible to the sides of the vehicle. In the neutral, closed position of the hinge, all wheel axles of the vehicle are aligned parallel to each other and the vehicle travels straight ( 2 ). The closer the joints are to the edge of the vehicle, the smaller the part of the inner pivoting area (24) that lies between the vehicle parts in the closed position ( 14 ). A mechanical blocking of the steering due to contact between vehicle parts (1,2) either only occurs at higher angles or is no longer possible at all, which means that much higher steering angles are possible compared to articulated steering on a comparable area.

Wie auch bei der Knicklenkung kann bei der Doppelscharnierlenkung die Änderung der Fahrtrichtung über Anwinkeln der Fahrzeugteile (1, 2) zueinander erfolgen. Das Anwinkeln der Fahrzeugteile zueinander kann über zwei längenverstellbare Komponenten wie bspw. Hydraulikzylinder oder Aktuatoren (9) - im Folgenden Abstandsregler genannt - erfolgen. Ein Einschlagen des Fahrzeugs in eine Kurvenrichtung erfolgt über das Ausfahren des sich auf der Außenseite der gewünschten Kurve befindlichen Abstandsreglers, so dass dort die Fahrzeugteile auseinander gedrückt werden (1). Für eine gerade Fahrtrichtung müssen beide Abstandsregler auf eine gleiche Länge eingestellt werden, was im einfachsten Fall dem vollen Einfahren der Abstandsregler entspricht (2).As with articulated steering, with double-hinge steering, the direction of travel can be changed by angling the vehicle parts (1, 2) relative to each other. The angling of the vehicle parts relative to each other can be achieved using two length-adjustable components such as hydraulic cylinders or actuators (9) – hereinafter referred to as distance controllers. Turning the vehicle in a curve direction is achieved by extending the distance controller located on the outside of the desired curve, so that the vehicle parts are pushed apart there ( 1 ). For a straight direction of travel, both distance controllers must be set to the same length, which in the simplest case corresponds to the full retraction of the distance controllers ( 2 ).

Je ein Abstandsregler kann den Winkel des Doppelscharniers zum jeweiligen Fahrzeugteil bestimmen. Sowohl Doppelscharnier als auch Abstandshalter haben bei der Doppelscharnierlenkung ihre Gelenke (4, 7, 8) außerhalb der Fahrzeugmitte. Vorzugsweise befinden sich diese möglichst nahe an den Rändern der Fahrzeugteile. Der Abstandsregler (9) befindet sich vorzugsweise jeweils auf der gegenüberliegenden Seite der Aufhängung des Doppelscharniers (4) am Fahrzeugteil. Im Idealfall sind die Gelenke des Doppelscharniers (4) und des Abstandsreglers (7) an den jeweils äußeren Seiten des Fahrzeugteils angebracht und das Doppelscharnier kann über die gesamte Fahrzeugbreite als Hebel wirken. Im Vergleich zu einem Knickgelenk entspräche dies einer Verdoppelung der potentiellen Hebelwirkung beim Anwinkeln, die durch einen Schwenkzylinder (21) aufgebracht werden kann. Die Drehachse (6) der Befestigung (8, 10) des Abstandsreglers im Doppelscharnier verläuft vorzugsweise koaxial zur Drehachse (5) des Doppelscharniers am jeweils anderen Fahrzeugteil, um das Auftreten von Scherkräften innerhalb des Doppelscharniers bei einer Lenkung zu vermeiden. An beiden Enden des Doppelscharniers läge somit eine Verbindung über das Gelenk zum einen und über den Abstandsregler zum anderen Fahrzeugteil vor. An den Fahrzeugteilen wären somit einige der Komponenten (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) der Doppelscharnierlenkung senkrecht von oben herab oder von unten hinauf betrachtet um das Zentrum des Doppelscharniers herum punktsymmetrisch angeordnet.Each distance controller can determine the angle of the double hinge to the respective vehicle part. In double-hinge steering, both the double hinge and the spacer have their joints (4, 7, 8) outside the center of the vehicle. These are preferably located as close as possible to the edges of the vehicle parts. The distance controller (9) is preferably located on the opposite side of the suspension of the double hinge (4) on the vehicle part. Ideally, the joints of the double hinge (4) and the distance controller (7) are attached to the outer sides of the vehicle part, and the double hinge can act as a lever across the entire width of the vehicle. Compared to an articulated joint, this would correspond to a doubling of the potential leverage when angling, which can be applied by a pivot cylinder (21). The rotational axis (6) of the fastening (8, 10) of the distance controller in the double hinge preferably runs coaxially with the rotational axis (5) of the double hinge on the other vehicle part in order to avoid the occurrence of shear forces within the double hinge during steering. At both ends of the double hinge, there would thus be a connection via the joint to one vehicle part and via the distance controller to the other vehicle part. On the vehicle parts, some of the components (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) of the double-hinge steering system would thus be arranged point-symmetrically around the center of the double hinge, viewed vertically from above or upwards from below.

In kompakten Konstruktionen können Abstandsregler über ein vertikal gefaltetes Armelement (11) realisiert werden (6, 7) Angetrieben wäre dieses Armelement durch einen Zylinder (12), welcher sich innerhalb des Abstandsreglers befindet. Diese Anordnung benötigt eine kleinere Grundfläche gegenüber beispielsweise horizontal verlaufenden Zylindern (9), fällt dafür aber in der Höhe größer aus. Aus Platzgründen kann eine der beiden Aufhängungen des Abstandshalters - vorzugsweise jene innerhalb des Doppelscharniers - abgeändert werden, um ein sonst nötiges zweites Faltelement am Abstandshalter einzusparen: Der Höhenunterschied kann dann durch ein vertikal frei bewegliches Gelenk (10) ausgeglichen werden, dessen zusätzlicher Freiheitsgrad orthogonal zu den übrigen Gelenken (4) am Doppelscharnier verlaufen würde.In compact designs, distance controllers can be realized using a vertically folded arm element (11) ( 6 , 7 ) This arm element would be driven by a cylinder (12) located within the distance regulator. This arrangement requires a smaller footprint than, for example, horizontally extending cylinders (9), but is taller. For space reasons, one of the two suspensions of the spacer - preferably the one within the double hinge - can be modified to eliminate the need for a second folding element on the spacer: The height difference can then be compensated by a vertically freely movable joint (10), whose additional degree of freedom would be orthogonal to the other joints (4) on the double hinge.

Das Doppelscharnier kann sich über die gesamte Fahrzeugbreite erstrecken. Wenn das Fahrzeug über einen unebenen Untergrund fährt, können die Fahrzeugteile zueinander tordiert und die Doppelscharnierlenkung durch die Krafteinwirkung verformt werden. Um dem entgegenzuwirken, kann die Höhe des Doppelscharniers entsprechend groß gewählt werden, so dass der Rahmen der Gelenke an den Fahrzeugteilen den Belastungen besser standhält. Vorzugsweise erstrecken sich die Kantenlängen des Doppelscharniers über die Fahrzeugbreite und Fahrzeughöhe. Das Doppelscharnier kann auf verschiedene Arten umgesetzt werden. Es kann aus einer einzigen massiven Komponente (15) bestehen (8). Das Scharnier kann aber auch wie ein Rahmen ausgestaltet werden, der sich aus mehreren rechteckig zueinander angeordneten Komponenten (6, 13, 14) zusammensetzt (9). Die Hauptlast tragen hierbei die horizontal verlaufenden Träger (13, 14), während die vertikal verlaufenden Komponenten die Achsen (6) für die Gelenke (8) zu den Abstandshaltern darstellen.The double hinge can extend across the entire vehicle width. If the vehicle travels over uneven ground, the vehicle parts can twist relative to each other, and the double hinge steering can be deformed by the force. To counteract this, the height of the double hinge can be selected to be correspondingly large so that the frame of the joints on the vehicle parts can better withstand the loads. Preferably, the edge lengths of the double hinge extend across the vehicle width and height. The double hinge can be implemented in various ways. It can consist of a single solid component (15) ( 8 ). However, the hinge can also be designed like a frame, which is composed of several components (6, 13, 14) arranged in a rectangular manner ( 9 ). The main load is carried by the horizontally running beams (13, 14), while the vertically running components represent the axes (6) for the joints (8) to the spacers.

Besitzt das Doppelscharnier die Form eines Rahmens, gibt es mehrere Wege, um diesen gegen schädigende Scherkräfte zu schützen: Die oberen und unteren Tragelemente können mit ein oder mehreren diagonalverlaufenden Querträgern (16) verstärkt werden (10). Alternativ kann in den Rahmen auch ein Gelenk integriert werden, um den Kräften nachzugeben: Vorzugsweise in den unteren Querträger (18) kann ein Gelenk integriert werden, dessen Drehachse parallel zur Normalen des Doppelscharniers verläuft. Der andere Querträger (17) muss dann um eine bewegliche längenverstellbare Komponente wie z.B. einen Stoßdämpfer erweitert werden, so dass der Rahmen des Doppelscharniers reversibel gestreckt oder gestaucht werden kann (11). Der Stoßdämpfer muss dabei aus der unbelasteten Position heraus gefederte Expansionen und Kompressionen erlauben. Auch in dieser erweiterten Ausführung kann der Doppelscharnier durch Querträger (19) verstärkt werden ( 12). Die Träger können im jeweils linken und rechten Teil - getrennt durch das Gelenk im unteren und den Stoßdämpfer im oberen Träger (19) - durch diagonale Träger miteinander verbunden werden, sodass eine weitere Verbindung dieser Träger zusätzlich zur verbindenden Achse (6) besteht.If the double hinge has the shape of a frame, there are several ways to protect it against damaging shear forces: The upper and lower supporting elements can be reinforced with one or more diagonal cross members (16) ( 10 ). Alternatively, a joint can be integrated into the frame to absorb the forces: A joint whose axis of rotation runs parallel to the normal of the double hinge can be integrated preferably into the lower cross member (18). The other cross member (17) must then be extended by a movable, length-adjustable component, such as a shock absorber, so that the frame of the double hinge can be reversibly stretched or compressed ( 11 ). The shock absorber must allow for sprung expansion and compression from the unloaded position. Even in this extended version, the double hinge can be reinforced by cross members (19) ( 12 ). The beams can be connected to each other in the left and right sections - separated by the joint in the lower beam and the shock absorber in the upper beam (19) - by diagonal beams, so that there is a further connection between these beams in addition to the connecting axle (6).

Aufgrund des zusätzlichen Freiheitsgrades des Doppelscharniers ist es in diesen Ausführungen erforderlich die Aufhängung (8, 10) des Abstandsreglers (9, 11) anzupassen. Durch das bspw. Stauchen des Doppelscharniers verändern sich bei starrem Abstandsregler sowohl die Lage als auch die Position seiner Aufhängung (8, 10). Die deshalb nötige Bewegungsfreiheit des Abstandsreglers im Doppelscharnier kann gegeben sein, wenn dieser sich vertikal frei entlang der Drehachse (6) seines Gelenks (8) bewegen kann und gleichzeitig eine Torsion um die Achse der Längenveränderung möglich ist. Im Falle eines Zylinders (9) wäre letzteres bereits gegeben, wenn sich der Zylinderkolben im Zylinder frei drehen kann. Bei einem faltbaren Ausleger (11) könnte eine Modifikation des Gelenks (10) für eine zusätzliche Kippbewegung die Torsion zum Doppelscharnier ermöglichen.Due to the additional degree of freedom of the double hinge, it is necessary in these designs to adapt the suspension (8, 10) of the distance regulator (9, 11). For example, compressing the double hinge changes both the position and the orientation of its suspension (8, 10) in a rigid distance regulator. The necessary freedom of movement of the distance regulator in the double hinge can be achieved if it can move freely vertically along the rotation axis (6) of its joint (8) and, at the same time, torsion about the axis of length change is possible. In the case of a cylinder (9), the latter would already be achieved if the cylinder piston could rotate freely within the cylinder. In a foldable boom (11), a modification of the joint (10) for an additional tilting movement could enable torsion to the double hinge.

Das Fahrzeug kann dann um die Fahrzeugachse gefedert tordiert werden. Die Torsionsachse verläuft in Abhängigkeit des Winkels des Doppelscharniers zu den Fahrzeugteilen (1, 2). Somit verläuft sie beim Lenken in die eine Richtung parallel zum vorderen Teil, beim Lenken in die andere Richtung zum hinteren Teil des Fahrzeugs. Die Torsionsfederung verhält sich beim Lenken folglich asymmetrisch.The vehicle can then be twisted around the vehicle axis using the springs. The torsion axis runs depending on the angle of the double hinge to the vehicle parts (1, 2). Thus, it runs parallel to the front part when steering in one direction, and to the rear part when steering in the other direction. The torsion suspension therefore behaves asymmetrically during steering.

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 zeigt ein Schema eines zweiteiligen Fahrzeugs mit vier Rädern (3) und Doppelscharnierlenkung von oben. Das Doppelscharnier (13) ist schraffiert dargestellt. Die Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist von rechts nach links. Das Fahrzeug (aus der Perspektive des Fahrers) lenkt nach links und der rechte Abstandsregler - hier ein Zylinder (9) - ist ausgefahren. Der rechte Abstandsregler ist am hinteren Fahrzeugteil (2) befestigt, der linke Abstandsregler am vorderen Teil (1),
  • 2 zeigt wie 1 ein Schema eines Fahrzeugs mit Doppelscharnierlenkung von oben, dessen Doppelscharnier (13) ebenfalls schraffiert dargestellt ist. Beide Abstandsregler (9) sind eingefahren und die Lenkung ist in neutraler Position,
  • 3 zeigt ein Schema eines Fahrzeugs mit Doppelscharnierlenkung in der Seitenansicht. Das Doppelscharnier ist schraffiert dargestellt - die Trägerelemente oben (13) und unten (14) sind von rechtsoben nach linksunten verlaufend schraffiert, die Verbindungsachsen (6) hingegen von linksoben nach rechtsunten verlaufend schraffiert,
  • 4 zeigt ein Schema eines Fahrzeugs mit Doppelscharnierlenkung in der isometrischen Perspektive - schräg von vorne oben. Die Abstandsregler (9) sind eingefahren und die Lenkung ist in neutraler Position. Die Schraffierung des Doppelscharniers (6, 13, 14) ist wie in den vorherigen 1 bis 3,
  • 5 zeigt ein Schema eines Fahrzeugs mit Doppelscharnierlenkung aus isometrischer Perspektive auf seiner rechten Seite mit ausgefahrenem rechten Abstandsregler (9), so dass das Fahrzeug nach Links lenkt. Die sichtbaren Teile des Doppelscharniers (6, 13, 14) sind wie in den vorherigen 1 bis 4 schraffiert,
  • 6 zeigt ein Schema eines Fahrzeugs mit Doppelscharnierlenkung aus isometrischer Perspektive auf seiner rechten Seite. Der rechte Abstandsregler (11, 12) ist ausgefahren und das Fahrzeug lenkt nach links. Die Schraffierung des Doppelscharniers (13, 14) entspricht denen der vorherigen . In dieser Abbildung ist der Abstandsregler gepunktet und durch einen faltbaren Ausleger (11) umgesetzt: Der senkrechte Teil ist um die Z-Achse beweglich und enthält einen Zylinder (12), welcher einen weiteren Träger anwinkeln kann. Diese Variante des Abstandreglers benötigt in der XY-Ebene des Fahrzeugs eine kleinere Grundfläche, weshalb sich seine Halterungen (7) hier an den Enden der Fahrzeugteile und direkt gegenüber der Doppelscharnierhalterungen (4) befinden. Die Aufhängung dieses Trägers (10) ist entlang der Verbindungsachse (6) im Doppelscharnier frei beweglich,
  • 7 zeigt ein Schema eines Fahrzeugs mit Doppelscharnierlenkung aus isometrischer Perspektive auf seiner linken Seite mit ausgefahrenem rechten Abstandsregler. Die Abstandsregler des Fahrzeugs sind wie in mit faltbaren Auslegern (11) umgesetzt. Die Schraffierung des Doppelscharniers entspricht denen der vorherigen . Der linke Abstandsregler ist eingefahren: Die Aufhängung an der Verbindungsachse (10) des Doppelscharniers befindet sich am oberen Ende und der Ausleger ist so weit eingefahren, dass er den inneren Zylinder verdeckt,
  • 8 zeigt ein Schema des hinteren Teils eines Fahrzeugs (2) mit Doppelscharnierlenkung aus isometrischer Perspektive ohne den vorderen Teil. Die Aufhängung des Doppelscharniers (4) befindet sich auf der linken Fahrzeugseite in Fahrtrichtung. Der Abstandsregler - in diesem Beispiel umgesetzt mit einem Zylinder (9) - befindet sich auf der rechten Fahrzeugseite. Der Zylinderkolben ist an der rechten Verbindungsachse (6) des Doppelscharniers (15) befestigt. Das Doppelscharnier (15) besteht in dieser Ausführung aus einem massiven Element und ist mit einer Schraffierung hervorgehoben,
  • 9 zeigt wie 8 ein Schema des hinteren Teils eines Fahrzeugs (2) mit Doppelscharnierlenkung aus isometrischer Perspektive. Die Aufhängung des Doppelscharniers (4) befindet sich wieder auf der linken Fahrzeugseite und der Abstandsregler ist wieder mit einem Zylinder (9) umgesetzt. Das Doppelscharnier ist hier mit zwei querverlaufenden Elementen (13, 14) umgesetzt, die zusammen mit den zwei Verbindungsachsen (6) einen hohlen Rahmen bilden,
  • 10 zeigt wie 9 ein Schema des hinteren Teils eines Fahrzeugs (2) mit Doppelscharnierlenkung aus isometrischer Perspektive. Das Doppelscharnier ist hier ebenfalls mit zwei querverlaufenden Elementen umgesetzt, die zusammen mit den zwei Verbindungsachsen (6) einen Rahmen bilden. Um die Stabilität des Rahmens zu erhöhen, sind die Querelemente mit diagonal verlaufenden Verbindungsträgern verstärkt (14),
  • 11 zeigt wie 9 ein Schema des hinteren Teils eines Fahrzeugs (2) mit Doppelscharnierlenkung aus isometrischer Perspektive. Im Vergleich zu verfügt der untere Träger des Doppelscharniers (18) in dieser Abbildung über ein Gelenk, welches durch den Kreis in der Mitte angedeutet wird. Der obere Träger (17) enthält einen Stoßdämpfer mit Stahlfeder, so dass das Doppelscharnier unter Krafteinwirkung gestaucht oder gestreckt werden kann. Die Aufhängung (8) des Zylinderkolbens an der Verbindungsachse (6) kann sich hier entlang der Achse frei bewegen, um das Stauchen des Doppelscharniers zu ermöglichen. Der Kolben selbst kann im Zylinder (9) gedreht werden,
  • 12 zeigt wie 11 ein Schema des hinteren Teils eines Fahrzeugs (2) mit Doppelscharnierlenkung aus isometrischer Perspektive. Das Doppelscharnier verfügt in dieser Ausführung ebenfalls über ein Gelenk im unteren und einen Stoßdämpfer im oberen querverlaufenden Element, um ein Stauchen oder Strecken des Doppelscharniers zu ermöglichen. Zur Erhöhung der Stabilität des Doppelscharniers sind auf beiden Seiten jeweils das untere und das obere Element mit diagonal verlaufenden Verbindungsträgern verstärkt,
  • 13 zeigt ähnlich wie die 1 und 2 Schemata eines Fahrzeugs mit einer Knicklenkung (20, 21, 22). Das linke Schema zeigt ein Fahrzeug bei Fahrtrichtung gerade aus. Das rechte Schema zeigt das Fahrzeug während einer Lenkung nach rechts. Die Fläche (22), welche durch die Knicklenkung innerhalb des Fahrzeugs in Anspruch genommen wird, ist mit diagonalen Strichen schraffiert. In beiden Schemata sind die Schwenkbereiche (23, 24) der vorderen Teile der Fahrzeuge (1) mit Kreuzen schraffiert. Es werden dabei zwei verschiedene KreuzSchraffierungen verwendet: Die diagonalen Kreuze markieren je die Bereiche (24) zwischen Teilen des Fahrzeugs, welche zwar frei sind, während der Fahrt jedoch vom Fahrzeug durchfahren werden. Die stehenden Kreuze markieren die Bereiche (23) um das Fahrzeug, welche für einen Wechsel von einer geraden in eine abbiegende Fahrtrichtung (links) und einem Wechsel von einer geraden in eine abbiegende Fahrtrichtung (rechts) frei von Hindernissen gehalten werden müssen,
  • 14 zeigt wie 13 zwei Schemata eines Fahrzeugs mit einer Doppelscharnierlenkung. Das linke Schema zeigt abermals ein Fahrzeug mit Fahrtrichtung gerade aus, während das rechte Schema ein Fahrzeug bei einer Lenkung nach rechts darstellt. In beiden Schemata sind wie in freizuhaltende Bereiche (23, 24) um den vorderen Fahrzeugteil (1) mit Kreuzschraffierungen hervorgehoben - diagonale Kreuze für vom Fahrzeug durchfahrene freie Bereiche (24) sowie stehende Kreuze für Schwenkbereiche (23) um das Fahrzeug herum für den Fall eines Fahrtrichtungswechsels.
The invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawings. They show:
  • 1 shows a schematic of a two-part vehicle with four wheels (3) and double-hinge steering from above. The double hinge (13) is shown hatched. The vehicle's direction of travel is from right to left. The vehicle (from the driver's perspective) steers to the left, and the right-hand distance control—here a cylinder (9)—is extended. The right-hand distance control is attached to the rear of the vehicle (2), the left-hand distance control to the front (1).
  • 2 shows how 1 A schematic of a vehicle with double-hinge steering from above, with the double hinge (13) also shown hatched. Both distance controls (9) are retracted and the steering is in the neutral position.
  • 3 shows a side view of a vehicle with double-hinge steering. The double hinge is shown hatched – the upper (13) and lower (14) support elements are hatched from top right to bottom left, while the connecting axles (6) are hatched from top left to bottom right.
  • 4 shows a schematic of a vehicle with double-hinge steering in an isometric perspective - obliquely from the front and top. The distance controls (9) are retracted and the steering is in the neutral position. The hatching The double hinge (6, 13, 14) is as in the previous 1 to 3 ,
  • 5 shows a schematic of a vehicle with double-hinge steering from an isometric perspective on its right side with the right distance control (9) extended, so that the vehicle steers to the left. The visible parts of the double hinge (6, 13, 14) are as in the previous 1 to 4 hatched,
  • 6 shows a schematic of a vehicle with double-hinge steering from an isometric perspective on its right side. The right-hand distance control (11, 12) is extended and the vehicle steers to the left. The hatching of the double hinge (13, 14) corresponds to that of the previous In this illustration, the distance controller is dotted and implemented as a foldable boom (11): The vertical part is movable around the Z-axis and contains a cylinder (12) that can angle another support. This variant of the distance controller requires a smaller footprint in the vehicle's XY plane, which is why its mounts (7) are located at the ends of the vehicle parts and directly opposite the double-hinge mounts (4). The suspension of this support (10) is freely movable along the connecting axis (6) in the double hinge.
  • 7 shows a schematic of a vehicle with double-hinge steering from an isometric perspective on its left side with the right-hand adaptive cruise control extended. The vehicle's adaptive cruise control is as shown in with foldable outriggers (11). The hatching of the double hinge corresponds to that of the previous . The left distance regulator is retracted: The suspension on the connecting axis (10) of the double hinge is at the upper end and the boom is retracted so far that it covers the inner cylinder,
  • 8 shows a schematic of the rear section of a vehicle (2) with double-hinge steering from an isometric perspective without the front section. The suspension of the double hinge (4) is located on the left side of the vehicle in the direction of travel. The distance control – implemented in this example with a cylinder (9) – is located on the right side of the vehicle. The cylinder piston is attached to the right connecting axis (6) of the double hinge (15). In this version, the double hinge (15) consists of a solid element and is highlighted with hatching.
  • 9 shows how 8 A schematic of the rear section of a vehicle (2) with double-hinge steering from an isometric perspective. The suspension of the double-hinge (4) is again located on the left side of the vehicle, and the distance control is again implemented with a cylinder (9). The double hinge is implemented here with two transverse elements (13, 14), which, together with the two connecting axles (6), form a hollow frame.
  • 10 shows how 9 A schematic of the rear section of a vehicle (2) with double-hinge steering from an isometric perspective. The double hinge is also implemented here with two transverse elements, which, together with the two connecting axles (6), form a frame. To increase the stability of the frame, the transverse elements are reinforced with diagonal connecting beams (14).
  • 11 shows how 9 a diagram of the rear part of a vehicle (2) with double-hinge steering from an isometric perspective. In comparison to In this illustration, the lower support of the double hinge (18) has a joint, indicated by the circle in the center. The upper support (17) contains a shock absorber with a steel spring, allowing the double hinge to be compressed or extended under the action of force. The suspension (8) of the cylinder piston on the connecting axis (6) can move freely along the axis to allow the compression of the double hinge. The piston itself can be rotated in the cylinder (9).
  • 12 shows how 11 A diagram of the rear section of a vehicle (2) with double-hinge steering from an isometric perspective. In this design, the double hinge also features a joint in the lower and a shock absorber in the upper transverse element to allow compression or extension of the double hinge. To increase the stability of the double hinge, the lower and upper elements are reinforced on both sides with diagonal connecting beams.
  • 13 shows similar to the 1 and 2 Diagrams of a vehicle with articulated steering (20, 21, 22). The left diagram shows a vehicle traveling straight ahead. The right diagram shows the vehicle during steering to the right. The area (22) occupied by the articulated steering within the vehicle is hatched with diagonal lines. In both diagrams, the swivel areas (23, 24) of the front parts of the vehicles (1) are hatched with crosses. Two different cross-hatching patterns are used: The diagonal Crosses mark the areas (24) between parts of the vehicle that are clear but are passed through by the vehicle while driving. The vertical crosses mark the areas (23) around the vehicle that must be kept clear of obstacles when changing from a straight to a turning direction (left) and when changing from a straight to a turning direction (right).
  • 14 shows how 13 Two diagrams of a vehicle with double-hinge steering. The left diagram again shows a vehicle driving straight ahead, while the right diagram shows a vehicle steering to the right. In both diagrams, as in Areas (23, 24) around the front part of the vehicle (1) to be kept clear are highlighted with cross-hatching - diagonal crosses for clear areas (24) through which the vehicle passes and vertical crosses for swivel areas (23) around the vehicle in the event of a change of direction.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Vorderer Teil eines zweiteiligen FahrzeugsFront part of a two-part vehicle
22
Hinterer Teil eines zweiteiligen FahrzeugsRear part of a two-part vehicle
33
Radwheel
44
Halterung des DoppelscharniersDouble hinge bracket
55
Verbindungsachse des Doppelscharniers zur Halterung am FahrzeugteilConnecting axis of the double hinge for mounting on the vehicle part
66
Verbindungsachse zwischen Doppelscharnier und Gelenk des AbstandsreglersConnecting axis between double hinge and joint of the distance regulator
77
Halterung des Abstandsreglers an FahrzeugteilMounting the distance control on the vehicle part
88
Stationäres Gelenk zwischen Abstandsregler und DoppelscharnierStationary joint between distance regulator and double hinge
99
Zylinder in Funktion eines AbstandsreglersCylinder in function of a distance controller
1010
Entlang der Achse gleitfähiges Gelenk zwischen Abstandsregler und DoppelscharnierSliding joint along the axis between distance regulator and double hinge
1111
Abstandsregler umgesetzt mit faltbarem AuslegerDistance controller implemented with foldable boom
1212
Zylinder innerhalb des faltbaren AuslegersCylinder inside the foldable boom
1313
Oberer statischer Träger des DoppelscharnierelementsUpper static support of the double hinge element
1414
Unterer statischer Träger des DoppelscharnierelementsLower static support of the double hinge element
1515
Doppelscharnierelement als massives EinzelteilDouble hinge element as a solid single part
1616
Doppelscharnierelement mit Hohlraum durchzogen von stabilisierenden QuerverstrebungenDouble hinge element with hollow space traversed by stabilizing cross braces
1717
Oberer Teil des Doppelscharnierelements - dynamisch mit FederelementUpper part of the double hinge element - dynamic with spring element
1818
unterer Teil des Doppelscharnierelements - dynamisch mit Scharnier in der Mittelower part of the double hinge element - dynamic with hinge in the middle
1919
dynamisches Doppelscharnierelement mit Querverstrebungen, Federelement und Scharnierdynamic double hinge element with cross braces, spring element and hinge
2020
KnickgelenkArticulated joint
2121
Schwenkzylinder des KnickgelenksArticulated joint swivel cylinder
2222
Halterung des KnickgelenksArticulated joint bracket
2323
Äußerer Schwenkbereich des FahrzeugsOuter swivel range of the vehicle
2424
Innerer Schwenk- und Fahrbereich des FahrzeugsInner swivel and driving area of the vehicle
2525
Verbindungspunkt zwischen Zylinder und KnickgelenkhalterungConnection point between cylinder and articulated joint bracket

Claims (6)

Doppelscharnierlenkung für Fahrzeuge mit den folgenden Merkmalen: - verbindet zwei Teileinheiten (1, 2) eines unterteilten Fahrzeugs, - erzeugt eine Lenkung des Fahrzeugs durch aktives Anwinkeln der Teileinheiten zueinander - verfügt über zwei zueinander parallel verlaufende Drehachsen (5) am Doppelscharnier, die vertikal zum Fahrzeug stehen und jeweils außerhalb der Fahrzeugmitte verlaufen dadurch gekennzeichnet, dass - die Doppelscharnierlenkung zwei Abstandsregler (9, 11) verfügt, von denen jeder einer Fahrzeugteileinheit (1, 2) zugeordnet ist, - das aktive Anwinkeln in der Horizontalen während eines Lenkmanövers über diesen erfolgt, - die Lage der Teileinheiten zum Doppelscharnier (13 - 19) und zueinander durch die Abstandsregler (9, 11) festgelegt wird, - die Abstandsregler jeweils innerhalb des Doppelscharniers mit einem Gelenk (8, 10) ansetzten, dessen Achse (6) koaxial zur Achse (5) der Aufhängung (4) des Doppelscharniers im je anderen Fahrzeugteil verläuft, - die Abstandsregler (9, 11), die Halterungen (4, 7), die Achsen (5, 6) und Gelenke (8, 10) senkrecht von oben herab oder von unten hinauf betrachtet um das Zentrum des Doppelscharniers herum punktsymmetrisch angeordnet - und das Doppelscharnier orthogonal zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet ist. Double hinge steering for vehicles with the following features: - connects two sub-units (1, 2) of a subdivided vehicle, - produces a steering of the vehicle by actively angling the sub-units to each other - has two mutually parallel axes of rotation (5) on the double hinge, which are vertical to the vehicle and each run outside the vehicle center, characterized in that - the double hinge steering has two distance controllers (9, 11), each of which is assigned to a vehicle sub-unit (1, 2), - the active angling in the horizontal during a steering maneuver is carried out via these, - the position of the sub-units to the double hinge (13 - 19) and to each other is determined by the distance controllers (9, 11), - the distance controllers are each attached within the double hinge with a joint (8, 10), the axis (6) of which is coaxial to the axis (5) of the suspension (4) of the double hinge in the other vehicle part, - the distance regulators (9, 11), the brackets (4, 7), the axles (5, 6) and joints (8, 10) are arranged point-symmetrically around the center of the double hinge when viewed vertically from above or upwards from below - and the double hinge is aligned orthogonally to the direction of travel of the vehicle. Doppelscharnierlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelscharnier durch eine massive Komponente (15) realisiert wird, dessen Höhe und Breite vorzugsweise denen des Fahrzeugquerschnitts entsprechen bzw. diesen angenähert wurden.Double hinge steering according to Claim 1 , characterized in that the double hinge is realized by a solid component (15), the height and width of which preferably correspond to or are approximated to those of the vehicle cross-section. Doppelscharnierlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelscharnier zwei zueinander parallele horizontale Tragelemente (13, 14) beinhaltet, zwei zueinander parallele vertikale Komponenten als Drehachsen (5) für die Gelenke des Doppelscharniers (4) und für die koaxial verlaufenden Gelenke (8, 10) der ansetzenden Abstandshalter (9, 11) dienen und alle vier Komponenten zusammen ein hohlrahmenförmiges Doppelscharnierelement bilden.Double hinge steering according to Claim 1 , characterized in that the double hinge includes two mutually parallel horizontal support elements (13, 14), two mutually parallel vertical components serve as axes of rotation (5) for the joints of the double hinge (4) and for the coaxially extending joints (8, 10) of the attached spacers (9, 11) and all four components together form a hollow frame-shaped double hinge element. Doppelscharnierlenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen des Doppelscharnierelements durch diagonal verlaufende Träger zwischen den horizontalen Komponenten (16) gegenüber Scherkräften stabilisiert wird.Double hinge steering according to Claim 3 , characterized in that the frame of the double hinge element is stabilized against shear forces by diagonally running supports between the horizontal components (16). Doppelscharnierlenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das untere der horizontalen Tragelement (18) in der Mitte über ein Knickgelenk verfügt, das obere Tragelement (17) über einen Federmechanismus verfügt, folglich das Doppelscharnierelement gestaucht oder gestreckt werden und die Teileinheiten entlang der Fahrzeugachse gefedert tordiert werden können.Double hinge steering according to Claim 3 , characterized in that the lower of the horizontal support elements (18) has an articulated joint in the middle, the upper support element (17) has a spring mechanism, consequently the double hinge element can be compressed or stretched and the sub-units can be twisted in a spring-loaded manner along the vehicle axis. Doppelscharnierlenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das obere und das untere Tragelement jeweils rechts und links des Stoßdämpfers bzw. Knickgelenks mit diagonal verlaufenden Trägern zusätzlich stabilisiert ist (19).Double hinge steering according to Claim 5 , characterized in that the upper and lower support elements are additionally stabilized to the right and left of the shock absorber or articulated joint with diagonally running supports (19).
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