TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zu einem nach Wahl
des Benutzers erfolgenden Variieren des
Reibungskoeffizienten und des Kontaktdrucks zwischen der Lauffläche von
Rädern und der Straßenoberfläche durch Einsatz von Lappen mit
unterschiedlichen Eigenschaften, oder insbesondere eine
Antriebsvorrichtung, welche einfach, leicht und klein, doch
dauerhaft im Gebrauch und geschmeidig im Betrieb ist.
STAND DER TECHNIK
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Mittel zum Verändern des Reibungskoeffizienten und
Kontaktdrucks eines Rades durch Einbringen einer Hemmung zwischen
dem Rad und der Straßenoberfläche sind umfangreich
verwendet worden. Für diesen Zweck sind unterschiedliche
Hemmungsmittel und Vorrichtungen bekannt. Beispielsweise sind
zum Verändern des Rutschens auf gefrorenen Straßen Sand und
Raupen allgemein verwendet worden.
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Der Nachteil von auf gefrorenen Straßen gestreutem Sand zum
Verhindern eines Rutschens besteht darin, daß er wegen des
damit verbundenen Aufwandes und der späteren Reinigung nur
in begrenzten Gebieten verwendet werden kann.
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Raupen werden für Panzer, Schneemobile und Baumaschinen
verwendet. Es sind jedoch Raupen bzw. Raupenketten nicht
nur schwierig an- und abzubauen, sondern auch schwer.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile sind mit Stiften versehene
Reifen oder Anti-Rutsch-Ketten auf gefrorenen Straßen
verwendet worden. Die gegenwärtigen Stifte und die Ketten sind
jedoch schwierig anzubringen und zu entfernen, obwohl nicht
so schwierig, wie Raupen. Dementsprechend lassen viele
Fahrer sie ständig angebaut, auch wenn sie auf normalen Straßen
unnötig sind. Deshalb führt ihr Gebrauch zum Zerstören
von Straßen, veranlaßt eine Verschmutzung der Räder und
eine Zerstörung der Stifte oder Ketten. Zusätzlich wird ihr
Gebrauch von anderen Problemen wie Brennstoffverschwendung
und unangenehmes Fahren begleitet.
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Damit die vorerwähnten Probleme gelöst werden, sind
verschiedene Erfindungen gemacht worden, um die Hemmung nur
bei Bedarf anzubringen. Beispielsweise werden in der
Beschreibung JP-A-54-151202 (GORAN TORNEBACK) oder im
britischen Patent GB-A-110,674 (HAROLD THORNE) entsprechende
Vorrichtungen gezeigt, um ein Bündel von kurzen
Gleitschutzketten als Anti-Rutsch-Mittel zu verwenden. Bei
diesen Vorrichtungen werden die Ketten durch die
Zentrifugalkraft infolge der Kreisbewegung der Ketten unter ein Rad
gelegt. Sie können deshalb bei einem Anstieg oder beim
Anfahren wirken und können bedarfsweise verwendet werden. Ihr
Nachteil besteht jedoch darin, daß sie beim Bremsen wegen
der fehlenden Kreisbewegung nicht unter ein Rad gelangen.
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Um dieses Problem zu lösen ist es nach dem deutschen Patent
DE-B-1162216 (HANNS SCHNITZLER) bekannt, beim Bremsen zu
wirken. In dieser Spezifikation ist eine
Antriebsvorrichtung mit elastischen Anti-Rutsch-Lappen an einer
rotierenden Nabe befestigt. Wenn die Drehzentren der Nabe und des
Rades in geeigneten Positionen mit Bezug auf die
Laufrichtung des Rades sind, erlaubt diese Kreisdrehvorrichtung
den Antrieb sowohl beim Beschleunigen als auch beim
Bremsen. Die Rutschhemmungsfunktion kann gesteigert werden,
wenn Stifte an den Anti-Rutsch-Lappen befestigt sind.
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Es haben jedoch die Vorrichtungen, welche auf einer
Kreisbewegung basieren, wie sie in den vorerwähnten
Spezifikationen gezeigt sind, drei schwerwiegende Fehler, welche
aufeinander einwirken. Aus diesem Grund hat keine dieser
Vorrichtungen sich als praktisch erwiesen. Diese Fehler
sind folgende;
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A. Unfähigkeit, einen weichen Lauf von Anti-
Rutsch-Lappen zu erzeugen.
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B. Unfähigkeit, sowohl die Anti-Rutsch-Lappen als
auch die Vorrichtung stark und dauerhaft zu
machen.
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C. Schwierigkeit beim Reduzieren der Größe der
Vorrichtung.
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Der Hauptgrund ist die Differenz der geometrischen Orte auf
der Straße zwischen der Lauffläche und dem Blatt - der
erstere ist eine gerade Linie ohne seitliche Komponente und
der zweite ist die quasicycloide Resultierende zwischen der
Drehung des Lappens und der Fahrzeugbewegung. Die
Bewegungslänge des Lappens oder Blatts unter der Lauffläche ist
kürzer als die Länge der Lauffläche. Deshalb scheinen die
Wirkungen der Ortsdifferenz unwesentlich zu sein.
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Tatsächlich haben jedoch Experimente die enormen Wirkungen
der Differenz gezeigt. Für eine Diskussion der Bewegung im
Detail wird die Lauffläche, auf der sich das Anti-Rutsch-
Blatt bewegt, in zwei Teile aufgeteilt - 1) die Hälfte
zwischen der Laufflächenfront und dem Zentrum und 2) die
Hälfte zwischen dem Zentrum und dem Laufflächenende. In der
ersten Hälfte erweitert sich der hemmende Bereich des
Blatts in Richtung auf das verbundene Ende, welches mit dem
Blatt rotiert. In der zweiten Hälfte wird das Blatt
zunächst einer Zugspannung ausgesetzt, da die
Gleitschutzposition gegenüber dem Rotationszentrum zurückspringt. Je
größer die Rate der seitlichen Komponente der Blattbewegung
im Kreis mit kurzem Radius ist, desto stärker ist die
Zugspannung des Blatts. Der Gleitschutzbereich des Blatts
bleibt in einer festen Position auf der Straße, während das
andere Ende, welches mit der Zentralnabe verbunden ist,
voranläuft. Die Anti-Rutsch-Blätter sind nicht nur der
vorerwähnten Zugkraft ausgesetzt, sondern sie werden auch
verdreht. Die Kombination von Zug und Verdrehung macht die
Blätter verletzlich. Daneben werden die Blätter plötzlich
von der Spannung befreit, wenn das Gleitschutzblatt das
Ende der Lauffläche durchläuft. Dementsprechend verursacht
die Wiederholung dieser Tatsache eine Vibration, welche die
Ursache für Fehlfunktionen sein kann.
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Wenn andererseits der Radius der Drehbewegung der Blätter
vergrößert wird, um die geometrischen Ortsdifferenzen zu
reduzieren, müssen die Blätter steifer für eine
kontinuierliche Drehung sein. Das vergrößerte Maß und das
steifere
Blatt machen die Dämpfung schwieriger. Deshalb können
Hindernisse auf der Straße die vergrößerte Vorrichtung
leicht beschädigen. Es ist deshalb bisher nicht möglich
gewesen, eine praktische Ausführung herzustellen.
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Wenn der Nabenhaltemechanismus derart verstärkt wird, daß
aus der Vibration entstehende Schwierigkeiten vermieden
werden, wird die Vorrichtung empfindlicher gegen
Fehlfunktionen wegen des Fehlens einer Dämpferfunktion.
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Darüber hinaus besteht eine weitere Schwierigkeit des
rotierenden Teils bei Kreisbewegung darin, daß der Haltearm
nicht immer stabil ist, da der Positionshaltearm nur mit
einem Bereich in der Nähe des Drehzentrums verbunden werden
kann.
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Darüber hinaus haben rotierende Anti-Rutsch-Blätter einen
anderen Fehler. Es hat sich in Experimenten erwiesen, daß
sie einen weichen Ablauf der Räder verhindern; unter
Energieverbrauch kollidiert deshalb der Betrieb, welcher die
Anti-Rutsch-Blätter verformt, verdrillt und beschädigt mit
einer weichen Rotation der Räder.
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Ein anderer Punkt ist, daß dann, wenn Stifte in einem Blatt
eingebaut sind, um den Reibungskoeffizienten zu vergrößern,
diese durch das Blatt bewegt werden. Das Problem besteht
also nicht nur darin, daß die Stifte und der Umfang der
Stifte in einem Blatt einer exzessiven Belastung ausgesetzt
sind, sondern daß die seitliche Bewegung der Stifte und der
Blätter den Koeffizienten zu einem dynamischen
Koeffizienten machen, welcher geringer als ein statischer ist.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Gleitschutzvorrichtung für Räder zu schaffen, welche leicht,
klein und geeignet, die vorerwähnten Fehler zu vermeiden
geeignet und doch weich im Lauf ist.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung sieht eine Gleitschutzvorrichtung
für Räder vor, welche eine Mehrzahl von Lappen oder
Blättern aufweist, welche bei Gebrauch aufeinanderfolgend
zwischen den Rädern und einer Straßenoberfläche angeordnet
sind um ein Rutschen der Räder auf der Oberfläche zu
verhindern, wobei die Vorrichtung einen endlosen Antrieb, mit
dem die Lappen verbunden sind, und ein Befestigungsbauteil
aufweist, welches derart angeordnet ist, daß die Ebene, in
der der endlose Antrieb umläuft, unter einem spitzen Winkel
zu der Ebene verläuft, in der die Räder rotieren, und wobei
die Schnittlinie der beiden Ebenen angenähert parallel zur
Bewegungsrichtung der Räder verläuft, dadurch
gekennzeichnet, daß der endlose Antrieb eine Kette ist, mit der die
Lappen verbunden sind und das Befestigungsbauteil zwei frei
drehbare Kettenräder trägt, um die die Kette derart
umläuft, daß ein Teil des geometrischen Orts der
Kettenbewegung linear ist.
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Als Folge dieser Merkmale können die geometrischen Orte des
Rades und des Lappens oder Blatts unter dem Rad
zusammenfallen. Jeder Lappen steht zeitweilig still, während er auf
der Straßenoberfläche aufliegt und wird nur geringfügig
belastet. Deshalb kann die vorliegende Erfindung eine
Gleitschutzvorrichtung
für Räder sein, welche weich und
kontinuierlich jeden Lappen unter das Rad einbringt, um die
Kontaktbedingungen nach Wahl des Bedienungsmanns zu variieren.
Darüber hinaus wird die Vorrichtung insbesondere wirksam
zum Verhindern eines Rutschens auf einer gefrorenen Straße,
und zwar dank des statischen Reibungskoeffizienten infolge
der zeitweiligen Ruhestellung eines jeden Lappens auf der
Straßenoberfläche.
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Zusätzlich erlaubt die vorliegende Erfindung mehr als zwei
Verbindungsmittel, beispielsweise Haltearme irgendwo auf
einem Bereich innerhalb der umlaufenden Bahn des
riemenartigen Teils anzuordnen, ohne die Bewegung zu behindern.
Dementsprechend ist die Vorrichtung stabil zu
positionieren, wobei das Gewicht und die Größe der Komponenten zum
Dämpfen und Positionieren reduziert werden.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung macht es möglich, den
Reibungskoeffizienten und die Kontaktbedingungen der Räder gegenüber
Straßenbedingungen schnell zu variieren, obwohl es sich um
einen relativ einfachen Mechanismus handelt. Die
Inbetriebnahme und Außerbetriebnahme der Vorrichtung ist sehr
einfach, so daß bei einer Anwendung zum Verhindern eines
Rutschens im Winter der Gebrauch auf gefrorene Straßen
beschränkt werden kann. Deshalb können wirksame Stifte
verwendet werden, obwohl sie nachteilig auf eisfreien Straßen
sind. Entsprechend können die gegenwärtig von
stiftbestückten Reifen und Ketten erzeugten sozialen Probleme, wie
Erzeugung von Radabrieb, Geräusch, Straßenbelastung und
Unfällen infolge des Metallgleitens auf normalen Straßen
gelöst werden. Zusätzlich ist die Erfindung in großem Umfang
wirksam beim Reduzieren anderer Probleme, wie
Brennstoffverschwendung und unangenehmes Fahren auf eisfreien Straßen
im Winter.
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Darüber hinaus kann die Anwendung durch Ausnutzung der
Möglichkeit, den Kontaktdruck mit speziell konstruierten
Lappen verändern, erweitert werden. Beispielsweise können
dicke Gummilappen für einen temporären Schutz des
Straßenbelags nicht nur für Kettenfahrzeuge, wie Panzer und
Bulldozer verwendet werden, sondern auch für die Fortbewegung
von Fahrzeugen mit Stahlrädern. Darüber hinaus kann sie
auch verwendet werden mit vergrößerten und harten Lappen
zum Reduzieren des Kontaktdrucks auf schlammigen Feldern
oder auf dem Strand.
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Wenn verschiedene Kombinationen von speziellen Riemen und
der darin befestigten Lappen erstellt werden, kann die
Antriebskapazität von Rädern mit der vorliegenden Erfindung
vergrößert werden. Dies bezieht sich auf Sport und Fahren
in der Wildnis.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG:
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Fig. 1 - ist eine perspektivische Ansicht eines
Beispiels, auf das die vorliegende Erfindung
angewendet wird,
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Fig. 2 - ist eine perspektivische Ansicht von Teilen
des Beispiels, von dem der Halter 4 entfernt
worden ist,
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Fig. 3 - ist eine perspektivische Ansicht, welche zwei
Rotoren 3 und das Halteteil 4 zeigt,
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Fig. 4 - ist eine perspektivische Ansicht eines
riemenartigen Teils 1 mit angesetzten Lappen 2,
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Fig. 5 - ist eine Draufsicht auf ein Beispiel, welches
einen Gleitmechanismus und eine Kette für ein
riemenartiges Teil verwendet,
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Fig. 6 - ist eine Stirnansicht auf das in Benutzung
befindliche Beispiel, bei dem das Gummirad 7 auf
einem Lappen 2 aufliegt,
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Fig. 7 - ist eine perspektivische Ansicht der Stifte 6
in einem Lappen 2 eines Beispiels.
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In diesen Zeichnungen ist;
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1 ein riemenähnliches Teil (ein Riemen oder eine endlose
Kette), 2 ein Lappen oder Blatt, 3 ein Rad oder ein
Kettenrad, 4 ein Halteteil, 5 eine Straßenoberfläche, 6 ein
Stift, 7 ein Rad, 8 ein Dämpfersystem, 9 ein Haltearm.
BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines
praktischen Ausführungsbeispiels einer Antriebsvorrichtung, bei
dem ein Riemen oder riemenartiges Teil 1, an den Lappen 2
angefügt sind (vgl. Fig. 7), zwischen zwei Rädern 3 (vgl.
Fig. 2) gehalten wird. Die Räder sind für eine freie
Drehung ausgebildet und werden in dem Halteteil 4 (vgl.
Fig. 3) gehalten. Das Halteteil wird mit dem Haltearm und
dem Dämpfersystem 8 in einer geeigneten Position gehalten.
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In der vorliegenden Erfindung können entweder eine Kette
aus Stahl oder anderem Metall oder ein Riemen aus Gummi
oder Kunststoff als riemenartiges Teil verwendet werden.
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In der vorliegenden Erfindung sind Kettenräder aus Metall
oder Kunststoff als Räder 3 benutzt, welche den Riemen 1
drehen. Der Riemen 1 kann durch einen Gleitmechanismus
entlang der Halterung 4 wie eine Kettensäge geführt werden
(vgl. Fig. 5).
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In der vorliegenden Erfindung werden die Lappen 2 als
Gleitschutz in einer geraden Linie entlang der unteren
Kante der Halterung 4 bewegt. Sie liegen deshalb zeitweilig
auf der Straßenoberfläche unterhalb der Lauffläche.
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Fig. 6 ist eine Stirnansicht der Vorrichtung, bei der ein
Rad 7 mit Gummireifen auf einem Lappen 2 aufliegt. Der
unter dem Rad 7 liegende Lappen 2 wird gebogen, während
sich der Lappen nach der Auflage streckt.
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Fig. 7 ist eine Perspektive, welche Einzelheiten der
Stifte 6 zeigt, die an der Spitze eines Lappens 2 eingebaut
sind.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die Antriebsvorrichtung für Räder entsprechend der
vorliegenden Erfindung ist nach Wahl des Bedienungsmanns
verwendbar zum Variieren des Reibungskoeffizienten und des
Kontaktdrucks der Räder von unterschiedlichen Fahrzeugen.
Insbesondere beim Gebrauch für Reifen von Autos kann sie
die Fähigkeit, ein Rutschen auf vereisten Straßen zu
verhindern, wesentlich vergrößern.