DE60102143T2

DE60102143T2 - Hydraulische aufhängung eines federbeines

Info

Publication number: DE60102143T2
Application number: DE60102143T
Authority: DE
Inventors: Timothy Alan GIBBS
Original assignee: Gibbs Technologies Ltd
Current assignee: Gibbs Technologies Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: GB0007625D0; DE60102143D1; KR20020081452A; US6886837B2; AU4430801A; JP5128039B2; US20030047899A1; EP1268228A1; CN1230318C; CN1398229A; AU772127B2; RU2268160C2; WO2001074612A1; EP1268228B1; ATE260184T1; JP2003529487A; RU2002129019A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Amphibienfahrzeug und insbesondere auf ein Amphibienfahrzeug mit verbesserter Hydraulikfederstrebe, die so angepasst werden kann, dass sie als Antrieb zum Einfahren eines Straßenrads für den Einsatz des Fahrzeugs auf dem Wasser dient.
Bekannte Hydraulikfederstreben umfassen einen in einem Zylinder beweglichen Kolben, um einen Dämpfereffekt zu erhalten, so dass das an der Strebe befestigte Rad sich in senkrechter Richtung bewegen kann. Der Dämpfungseffekt wird erhalten, indem der Fluss der Hydraulikflüssigkeit von einer Seite des Kolbens zur anderen gedrosselt wird. Häufig ist die Hydraulikstrebe mit einem gasgefüllten Druckspeicher verbunden, um einen kombinierten Dämpfer- und Federeffekt zu erhalten, wobei der Federeffekt durch die Komprimierung der Hydraulikflüssigkeit im Zylinder und Flüssigkeit im gasgefüllten Druckspeicher erhalten wird. Es gibt außerdem Hydraulikfederungsysteme dieser Art mit einem hydraulischen Anschlag, wobei ein Volumen Hydraulikflüssigkeit im Zylinder eingeschlossen ist und den Hub des Kolbens und damit des Rads auf den für das Fahren auf der Straße normalen Betrag begrenzt.
Es gibt außerdem Straßenfahrzeuge mit Hydraulikfederungen, die verschiedene Ventile und Querverbindungen zwischen einzelnen Radaufhängungen umfassen, beispielsweise die Hydrolastic- und Hydragas-Systeme von BMC/British Leyland. Solche miteinander verbundenen Federungen werden in GB 2,144,378 (Alfa Romeo), GB 1,260,719 (IDCE) und US 5,584,498 (Yamaha) offengelegt. Diese Systeme sind so ausgelegt, dass sie unerwünschte Effekte, wie das Schwingen um die Längs- und Querachse verringern. Dasselbe gilt für bekannte aktive und halbaktive Systeme, beispielsweise aus US 4,779,895 (Robert Bosch), EP 0,183,059 (Robert Bosch) und US 5,678,846 (Lotus). Eines dieser aktiven Federungssysteme, das in US 5,682,980 (Monroe Auto Equipment Company) beschrieben ist, umfasst eine Hydraulikstrebe, in der ein Kolben so in einem Zylinder angeordnet ist, dass er den Zylinder in einer erste und eine zweite Kammer unterteilt. Das System hat variable Drosselventile zur, im Wesentlichen von der Geschwindigkeit des Kolbens im Zylinder unabhängigen Regelung des Drucks auf beiden Seiten des Kolbens. Die Anordnung ermöglicht die variable Dämpfung und Niveauregulierung innerhalb des normalen Arbeitsbereichs einer herkömmlichen Federstrebe eines Straßenfahrzeugs. All diese Systeme dienen dazu, durch die Erweiterung der Fähigkeiten einer Straßenfahrzeugfederung das Fahrverhalten auf der Straße zu verbessern.
Es gibt außerdem Fahrzeuge, insbesondere Citroen-Fahrzeuge, mit einer Hydraulikfederung, die über die normale Fahrhöhe angehoben werden kann, um unebenes Gelände zu überqueren. Andererseits hat es sich für Amphibienfahrzeuge als nützlich erwiesen, die Räder in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen, so dass sie weit über die Fahrbahnhöhe eingefahren und über der Wasserlinie des Fahrzeugs verstaut werden. Dadurch wird der Strömungswiderstand in Wasser reduziert, insbesondere in Kurven. Federungen, die eine solche Rekonfiguration zulassen, sind in EP 0,742,761 (Roycroft), das die in der Präambel von Anspruch 1 erwähnten Merkmale umfasst, US 4, 958, 584 (Williamson) und US 4, 241, 686 (Westphalen) offenbart. Roycroft verwendet ein kombiniertes hydraulisches und mechanisches System, während Williamson und Westphalen mechanische Systeme verwenden. In einer Ausführung offenbart Roycroft den Einsatz einer Hydraulikstrebe als Antrieb zum Einfahren eines Rads und erwähnt, dass die Strebe auch dazu dienen kann, das Fahrzeug federnd zu tragen. Die Konfiguration der Strebe wird jedoch nicht näher beschrieben.
Die oben aufgeführten mechanischen Einfahrsysteme gelten als sperrig und in Salzwasserumgebung korrosionsanfällig. Durch die Weiterentwicklung dem bekannten Stand der Technik entsprechenden Hydrauliksystemen und die Einführung der zweifachen Nutzung von Bauteilen wann immer praktisch möglich, kann ein Hydraulikfederungssystem entwickelt werden, das nicht nur auf Straßen gut funktioniert, sondern außerdem zulässt, dass das Fahrzeug für eine Alternativverwendung rekonfiguriert wird, insbesondere als Amphibienfahrzeug.
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Amphibienfahrzeug bereitzustellen, das über eine Hydraulikfederstrebe verfügt, die beim normalen Fahren auf der Straße eingesetzt werden kann und außerdem dazu verwendet werden kann, ein Rad um einen größeren Betrag einzufahren, als für das Fahren auf der Straße angemessen wäre.
Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Amphibienfahrzeug bereitzustellen, das über eine Hydraulikfederstrebe verfügt, die beim normalen Fahren auf der Straße eingesetzt werden kann und außerdem dazu verwendet werden kann, ein Rad um einen größeren Betrag auszufahren, als für das Fahren auf der Straße angemessen wäre.
Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Amphibienfahrzeug bereitzustellen, das über eine Hydraulikfederstrebe verfügt, die beim normalen Fahren auf der Straße eingesetzt werden kann und außerdem dazu verwendet werden kann, ein Rad um einen größeren Betrag einzufahren oder auszufahren, als für das Fahren auf der Straße angemessen wäre.
Die vorliegende Erfindung bietet ein Amphibienfahrzeug mit mindestens einem Rad, das von einer ausgefahrenen Stellung, in der das Rad so angeordnet ist, dass es das Fahrzeug für den Einsatz an Land trägt, für den Einsatz des Fahrzeugs auf Wasser in eine eingefahrene Stellung bewegt werden kann, in der das Rad relativ zu einer Karosserie des Fahrzeugs angehoben ist, wobei das Fahrzeug außerdem über eine Hydraulikstrebe verfügt, die so angepasst ist, dass sie eine Antriebskraft liefert, um das Rad zwischen der ausgefahrenen und der eingefahrenen Stellung zu bewegen und das Fahrzeug federnd trägt, wenn das Rad ausgefahren ist, wobei die Strebe einen Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Zylinder, einen im Zylinder beweglichen Kolben, der eine erste Kammer und eine zweite Kammer im Zylinder bildet und ein Verbindungsmittel zum Verbinden des Kolbens mit einem zum Rad gehörenden Federungsgestänge umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikstrebe außerdem ein erstes Auf-zu-Ventil, das den Flüssigkeitsfluss zwischen der ersten und der zweiten Kammer über mindestens einem Teil des Hubs des Kolbens regelt und ein zweites Auf-zu-Ventil, das mit nur der ersten oder nur der zweiten Kammer in Verbindung steht, umfasst; wobei die Anordnung derart ist, dass wenn das erste Ventil offen und das zweite Ventil geschlossen ist die Strebe so angepasst ist, dass sie das Fahrzeug federt und/oder dämpft und wenn das erste Ventil geschlossen und das zweite Ventil offen ist, die Strebe so angepasst ist, dass sie als Antrieb funktioniert, um das Rad zwischen der ausgefahrenen und der eingefahrenen Stellung zu bewegen.
Vorzugsweise steht ein gasgefüllter Hydraulikdruckspeicher mit mindestens der ersten oder der zweiten Kammer in Verbindung.
In einer bevorzugten Ausführung steht der gasgefüllte Druckspeicher. mit der ersten und der zweiten Kammer in Verbindung, wenn das erste, den Fluss zwischen der ersten und zweiten Kammer regelnde Auf-zu-Ventil offen ist und steht mit nur derjenigen der beiden Kammern in Verbindung, mit der das zweite Auf-zu-Ventil in Verbindung steht, wenn das erste, den Fluss zwischen den Kammern regelnde Auf-zu-Ventil geschlossen ist.
In einer alternativen bevorzugten Ausführung steht der gasgefüllte Druckspeicher mit der ersten und der zweiten Kammer in Verbindung, wenn das erste, den Fluss zwischen der ersten und zweiten Kammer regelnde Auf-zu-Ventil offen ist und steht mit nur der anderen der beiden Kammern in Verbindung, mit der das zweite Auf-zu-Ventil nicht in Verbindung steht, wenn das erste, den Fluss zwischen den Kammern regelnde Auf-zu-Ventil geschlossen ist.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführung regelt das erste Auf-zu-Ventil den Fluss der Flüssigkeit zwischen der ersten und zweiten Kammer über einem ersten Teil des Kolbenhubs und es ist ein drittes Auf-zu-Ventil vorgesehen, dass den Fluss der Flüssigkeit zwischen der ersten und der zweiten Kammer über einem zweiten Teil des Kolbenhubs regelt, wobei ein viertes Auf-zu-Ventil nur mit der anderen der beiden Kammern in Verbindung steht, mit der das zweite Auf-zu-Ventil nicht in Verbindung steht. In dieser Anordnung kann ein gasgefüllter Druckspeicher vorgesehen werden, der mit der ersten und der zweiten Kammer in Verbindung steht, wenn eines der beiden oder sowohl das erste als auch das dritte, den Fluss zwischen der ersten und zweiten Kammer regelende Auf-zu-Ventil offen ist und mit nur einer der beiden Kammern in Verbindung steht, wenn sowohl das erste als auch das dritte, den Fluss zwischen den Kammern regelnde Auf-zu-Ventil geschlossen sind.
Vorzugsweise ist bzw. sind das bzw. die den Fluss zwischen der ersten und zweiten Kammer regelnde Ventil bzw. Ventile außerhalb des Zylinders angeordnet. Insbesondere kann bzw. können das Auf-zu-Ventil bzw. die Auf-zu-Ventile in einer Hydraulik-Übertragungsleitung angeordnet sein, die die erste und zweite Kammer miteinander verbindet. In diesem Fall kann die Übertragungs-Hydraulikleitung zwei oder mehr Öffnungen in den Wänden des Zylinders miteinander verbinden.
In einer bevorzugten Ausführung ist der Hub des Kolbens im Zylinder durch das Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der ersten Kammer begrenzt, wenn ein nur mit der ersten Kammer in Verbindung stehendes Auf-zu-Ventil geschlossen ist. In einer alternativen bevorzugten Ausführung ist der Hub des Kolbens im Zylinder durch das Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der zweiten Kammer begrenzt, wenn ein nur mit der zweiten Kammer in Verbindung stehendes Auf-zu-Ventil geschlossen ist. In einer weiteren alternativen Ausführung ist der Hub des Kolbens im Zylinder durch das Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der ersten Kammer begrenzt, wenn ein mit nur der ersten Kammer in Verbindung stehendes Auf-zu-Ventil geschlossen ist und durch das Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der zweiten Kammer begrenzt, wenn ein mit nur der zweiten Kammer in Verbindung stehendes Auf-zu-Ventil geschlossen ist.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine Ansicht einer bekannten Hydraulikfederstrebe;
2 eine Ansicht einer ersten Ausführung einer Hydraulikfederstrebe, die in einer ersten Betriebsart zum normalen Fahren und in einer zweiten Betriebsart zum Einfahren des Rads genutzt werden kann, dargestellt in der Betriebsart für das Fahren auf der Straße;
3 eine Ansicht der Hydraulikfederstrebe aus 2, in der Betriebsart für das Einfahren des Rads;
4 eine Ansicht, die eine Abänderung der Hydraulikfederstrebe aus 2 zeigt, wobei der Druckspeicher in einer alternativen Stellung angebracht ist;
5 eine schematische Darstellung einer Installation zur Aufhängung eines Fahrzeugrads, in der eine Strebe, wie die in 3 gezeigte, eingesetzt wird;
6 eine Ansicht einer zweiten Ausführung einer Hydraulikfederstrebe, die in einer ersten Betriebsart zum normalen Fahren und in einer zweiten Betriebsart zum Ausfahren des Rads genutzt werden kann, dargestellt in der Betriebsart für das Fahren auf der Straße;
7 eine Ansicht der Hydraulikfederstrebe aus 6, in der Betriebsart für das Ausfahren des Rads;
8 eine Ansicht einer dritten Ausführung einer Hydraulikfederstrebe, die in einer ersten Betriebsart zum normalen Fahren, in einer zweiten Betriebsart zum Einfahren des Rads und in einer dritten Betriebsart zum Ausfahren des Rads genutzt werden kann, dargestellt in einer Betriebsart, in der der Kompressionshub begrenzt ist;
9 eine Ansicht der Hydraulikfederstrebe aus 8, in einer Betriebsart, in der der Ausdehnungshub begrenzt ist;
10 eine Ansicht der Hydraulikfederstrebe aus 8, in einer Betriebsart, in der der Hub nicht begrenzt ist; und
11 eine Ansicht der Hydraulikfederstrebe aus 8, wobei die Stellung der Strebe so geregelt werden kann, dass die Strebe ausgefahren oder eingefahren wird.
Wie in 1 zu sehen ist, umfasst eine bekannte Hydraulikfederstrebe, die allgemein unter 10 dargestellt ist, einen Zylinder 2 und einen Kolben 4, der axial im Zylinder beweglich ist. Eine Verbindungsstange 6 ist an einer Stirnfläche des Kolbens 4 befestigt und erstreckt sich durch eine abgedichtete Öffnung 8 im Boden des Zylinders 2. Die Verbindungsstange 6 endet am vom Kolben 4 entfernten Ende 12 in einer Halterung 14.
Der Kolben 4 bildet eine erste und eine zweite Kammer 16, 18 im Zylinder 2 und im Kolben 4 ist ein Drossel-/Dämpfungsventil 20 vorgesehen. Am Umfang des Kolbens 4 ist eine Dichtung 22 vorgesehen. Die erste und zweite Kammer 16, 18 sind mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt.
Eine Hydraulikleitung 24 tritt an dessen Seitenwand in der Nähe des Zylinderbodens aus dem Zylinder 2 aus und endet in einem gasgefüllten Hydraulikdruckspeicher 26.
Im Gebrauch ist ein Rad (nicht dargestellt) über die Halterung 14 mit der Verbindungsstange 6 verbunden und der Zylinder 2 ist an der Fahrzeugkarosserie befestigt (nicht dargestellt).
Wenn das Rad auf Unebenheiten in der Fahrbahnoberfläche trifft, auf der das mit der Federstrebe ausgestattete Fahrzeug fährt, bewegt sich der Kolben 4 axial im Zylinder 2.
Wenn das Fahrzeug über insbesondere unebenes Geländer fährt, werden übermäßige Schwingungen des Fahrzeugs aufgrund des Dämpfungseffekts des Ventils 20 und des gasgefüllten Hydraulikdruckspeichers 26 vermieden.
In der in 1 gezeigten Hydraulikfederstrebe ist der Gesamthub des Kolbens 4 und damit auch des Rads in senkrechter Richtung dadurch begrenzt, dass die obere Stirnfläche 150 des Kolbens 4 an der Innenfläche der oberen Stirnwand 152 des Zylinders 2 anstößt und die untere Stirnfläche 154 des Kolbens 4 an der Innenfläche 156 des Bodens des Zylinders 2 anstößt. Es kann ein Anschlag (nicht dargestellt) vorgesehen werden, um den Gesamthub des Kolbens 4 zu begrenzen.
Eine erste Ausführung einer Hydraulikfederstrebe für den Einsatz in einem Amphibienfahrzeug gemäß der Erfindung ist allgemein unter 30 in 2 gezeigt. Die Strebe 30 umfasst einen Zylinder 28 und einen Kolben 32, der axial im Zylinder beweglich ist. An einer Stirnfläche des Zylinder 32 ist eine Verbindungsstange 34 angebracht, die sich durch eine abgedichtete Öffnung 36 im Boden des Zylinders 28 erstreckt. Die Verbindungsstange 34 endet am vom Kolben 32 entfernten Ende 38 in einer Halterung 40.
Der Kolben 32 bildet eine erste und eine zweite Kammer 42, 44 im Zylinder 28. Am Umfang des Kolbens 32 ist eine Dichtung 46 vorgesehen. Die erste und zweite Kammer 42, 44 sind mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt.
Eine Leitung 48 tritt durch eine Öffnung 158 in der Seitenwand des Zylinders 28 in der Nähe seines Bodens aus dem Zylinder 28 aus und ist mit. einem gasgefüllten Hydraulikdruckspeicher 50 und dem Hydrauliksystem des Fahrzeugs verbunden, wobei dieses System eine Hydraulikdruckquelle und einen Hydraulikflüssigkeitsbehälter umfasst (nicht dargestellt).
Außerhalb des Zylinders 28 ist eine Hydraulik-Übertragungsleitung 52 vorgesehen, die die erste und die zweite Öffnung 54, 56 in der Seitenwand des Zylinders miteinander verbindet. Die erste Öffnung 54 befindet sich in der Seitenwand in der Nähe des Bodens des Zylinders 28 und die zweite Öffnung 56 befindet sich in der Seitenwand ungefähr in der Mitte des Zylinders 28. In der Übertragungsleitung 52 befindet sich ein erstes Auf-zu-Ventil 58.
In einer alternativen Ausführung könnte sich die erste Öffnung 54 in der Stirnwand am Boden des Zylinders befinden.
Eine weitere Hydraulikleitung 60 erstreckt sich von einer Öffnung 160 in der oberen Wand des Zylinders 28 und wird mit einem zweiten Auf-zu-Ventil 62 geregelt. Die weitere Leitung 60 ist mit dem Hydrauliksystem des Fahrzeugs verbunden.
Im Gebrauch ist ein Rad (nicht dargestellt) über die Halterung 40 mit der Verbindungsstange 34 verbunden und der Zylinder 28 ist an der Fahrzeugkarosserie befestigt (nicht dargestellt).
Wenn im Straßenfahrbetrieb das Rad auf Unebenheiten in der Fahrbahnoberfläche stößt, auf der das mit der Federstrebe ausgestattete Fahrzeug fährt, bewegt sich der Kolben 32 axial im Zylinder 28.
Wenn das Fahrzeug über insbesondere unebenes Geländer fährt, werden übermäßige Schwingungen des Fahrzeugs aufgrund des Dämpfungseffekts der Strebe und des gasgefüllten Hydraulikdruckspeichers 50 vermieden.
Die in 2 gezeigte Hydraulikfederstrebe ist im Straßenfahrbetrieb dargestellt. Das erste Auf-zu-Ventil 58 in der Übertragungsleitung 52 ist offen, so dass ein gedrosselter Fluss von Flüssigkeit zwischen der ersten und zweiten Kammer möglich ist und das zweite Auf-zu-Ventil 62 in der oberen Leitung 60 ist geschlossen. Der Gesamthub senkrecht nach oben des Kolbens 32 und damit des Rads ist gestrichelt dargestellt. Wenn sich der Kolben 32 in der gestrichelt dargestellten Stellung befindet, ist die Öffnung 56 durch den Kolben 32 verschlossen und die weitere Bewegung des Kolbens nach oben im Zylinder wird durch das Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der ersten Kammer 42 verhindert, so dass ein hydraulischer Anschlag gebildet wird. Die Bewegung des Kolbens 32 senkrecht nach unten ist dadurch begrenzt, dass die untere Stirnfläche 162 des Kolbens 32 an der Innenfläche des Bodens 164 des Zylinders 28 anstößt.
In 3 ist die Strebe im Radeinfahrbetrieb gezeigt. Das erste Auf-zu-Ventil 58 in der Übertragungsleitung 52 ist geschlossen und das zweite Auf-zu-Ventil 62 in der oberen Leitung 60 ist offen. In diesem Zustand kann die Strebe jetzt als Hydraulikantrieb arbeiten und kann dazu verwendet werden, das Rad über seinen normalen Hub hinaus einzufahren, indem Flüssigkeit in die untere Kammer 44 gepumpt und durch die obere Öffnung 160 ausgestoßen wird.
Um das Rad wieder in seinen normalen Betriebszustand zu bringen, wird die Strebe umgekehrt betätigt, wobei Flüssigkeit durch die obere Öffnung 160 in die obere Kammer 42 gepumpt und aus der unteren Kammer ausgestoßen wird. Wenn der Kolben 32 eine Stellung unterhalb der Öffnung 56 erreicht hat, können das Ventil 62 geschlossen und das Ventil 58 geöffnet werden, so dass die Strebe wieder zur Federung und Dämpfung des Rads dient.
Es ist zu beachten, dass hier mit dem Begriff 'Auf-zu-Ventil' ein Ventil bezeichnet wird, das im offenen Zustand den Fluss durch das Ventil in beiden Richtungen zulässt und das im geschlossenen Zustand den Flüssigkeitsfluss durch das Ventil in beiden Richtungen verhindert. In einer bevorzugten Ausführung sind die Auf-zu-Ventile 58, 56 Kolbenventile, die hydraulisch, elektronisch oder manuell betätigt werden können. Es kann jedoch jede geeignete Art von Ventilen verwendet werden.
4 zeigt eine Abänderung der Strebe 30 aus 2. In der abgeänderten Strebe 30 in 4 steht der Hydraulikdruckspeicher mit einem der Zweige der Übertragungsleitung 52 zwischen der ersten und der zweiten Kammer 42, 44 in Verbindung. In jeder anderen Hinsicht ist die Hydraulikstrebe 30 in 4 die selbe, wie die in 2 gezeigte Strebe 30 und kann auf die gleiche Weise im Straßenfahrbetrieb und im Radeinfahrbetrieb betrieben werden.
5 zeigt eine schematische Ansicht einer Installation einer Hydraulikstrebe gemäß 4 in einem Fahrzeug. Das Rad 1 ist an einem Aufhängungsarm 3 angebracht, der an der Befestigungsstelle 5 an einem Fahrgestellträger 7 befestigt ist. Es ist einzusehen, dass das obere Ende der Federstrebe auf ähnliche Weise am Fahrgestell befestigt werden muss; dies ist jedoch nicht dargestellt, damit die Hydraulikkreisläufe deutlich gezeigt werden können. Die Kolbenverbindungsstange 34 ist mit einer Halterung 40, die eine Büchse umfassen kann (nicht dargestellt), gelenkig am Aufhängungsarm 3 befestigt.
Die Hydraulikleitungen 48 und 160 sind beide (über das Ventil 62) mit einer Pumpe 9 verbunden, die von der Welle 1 angetrieben wird. Diese Pumpe kann umkehrbar sein, wie dargestellt, oder nur eine Drehrichtung haben und kann direkt vom Fahrzeugmotor oder von einem Elektromotor angetrieben werden. Wenn eine Pumpe mit nur einer Drehrichtung verwendet wird, müssen Ventile (nicht dargestellt) verwendet werden, um die Flussrichtung der Flüssigkeit nach Bedarf umzukehren.
Es ist also zu sehen, dass im Straßenfahrbetrieb die durch das über Unebenheiten in der Fahrbahn rollende Rad 11 verursachte Bewegung des Aufhängungsarms 3 durch die Halterung 40 und die Verbindungsstange 34 auf den Kolben 32 übertragen wird. Diese Bewegung wird durch die Strebe 30 auf herkömmliche Weise gedämpft. Wenn die Strebe 30 im Radeinfahrbetrieb betrieben wird, kann die Pumpe 9 selektiv an eine der Kammern 42, 44 angeschlossen werden und bewirken, dass sich der Kolben im Zylinder bewegt. Diese Bewegung wird über die Verbindungsstange 34 und die Halterung 40 in eine Schwenkbewegung des Aufhängungsarms 3 und so in eine Bewegung des Rads übertragen.
Wie in 6 zu sehen ist, ist eine alternative Ausführung einer Hydraulikfederstrebe für den Einsatz in einem Amphibienfahrzeug gemäß der Erfindung allgemein unter 70 gezeigt und umfasst einen Zylinder 64 und einen Kolben 66, der axial im Zylinder 64 beweglich ist. Eine Verbindungsstange 68 ist an einer Stirnfläche des Kolben 66 befestigt und erstreckt sich durch eine abgedichtete Öffnung 72 im Boden des Zylinders 64. Die Verbindungsstange 68 endet am vom Kolben 66 entfernten Ende 74 in einer Halterung 76.
Der Kolben 66 bildet eine erste und eine zweite Kammer, 78, 80 im Zylinder 64. Am Umfang des Kolbens 66 ist eine Dichtung 82 vorgesehen. Die erste und zweite Kammer 78, 80 sind mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt.
Eine Hydraulikleitung 84 tritt von einer Öffnung 164 in der Seitenwand des Zylinder 64 in der Nähe dessen Oberteils aus dem Zylinder 64 aus und ist mit einem gasgefüllten Hydraulikdruckspeicher 86 und dem Hydrauliksystem des Fahrzeugs verbunden (nicht dargestellt). In einer alternativen Ausführung könnte sich die Öffnung 164 in der Stirnwand am Oberteil des Zylinders befinden.
Außerhalb des Zylinders 64 ist eine Hydraulik-Übertragungsleitung 88 vorgesehen, die die erste und zweite Öffnung 90, 92 in den Wänden des Zylinders miteinander verbindet. Die erste Öffnung 90 befindet sich in der Seitenwand des Zylinders, ungefähr in der Mitte des Zylinders 64 und die zweite Öffnung 92 befindet sich in der Nähe des Oberteils des Zylinders 64. In der Übertragungsleitung 88 ist ein erstes Auf-zu-Ventil 94 vorgesehen.
In einer alternativen Anordnung könnte sich die zweite Öffnung in einer Stirnwand oben am Zylinder befinden.
Eine weitere Hydraulikleitung 96 verläuft von einer Öffnung 166 in der Seitenwand in der Nähe des Bodens des Zylinders 64 und wird von einem zweiten Auf-zu-Ventil 98 geregelt.
Die weitere Hydraulikleitung 96 ist mit dem Hydrauliksystem des Fahrzeugs verbunden (nicht dargestellt).
Im Gebrauch ist über die Halterung 76 ein Rad (nicht dargestellt) an der Verbindungsstange 68 angebracht.
Wenn das Rad auf Unebenheiten in der Fahrbahnoberfläche trifft, auf der das mit der Federstrebe ausgestattete Fahrzeug fährt, bewegt sich der Kolben 66 axial im Zylinder 64.
Wenn das Fahrzeug über insbesondere unebenes Geländer fährt, werden übermäßige Schwingungen des Fahrzeugs aufgrund des Dämpfungseffekts der Strebe und des gasgefüllten Hydraulikdruckspeichers 86 vermieden.
Die in 6 gezeigte Hydraulikfederstrebe ist im Straßenfahrbetrieb dargestellt. Das erste Auf-zu-Ventil 94 in der Übertragungsleitung 88 ist offen und das zweite Auf-zu-Ventil 98 in der unteren Leitung 96 ist geschlossen. Der Gesamthub senkrecht nach oben des Kolbens 66 und damit des Rads ist dadurch begrenzt, dass die obere Stirnfläche 168 des Kolbens 66 an der Innenfläche der oberen Stirnwand 170 des Zylinders 64 anstößt. Der maximale Hub des Kolbens senkrecht nach unten ist gestrichelt dargestellt und wird durch das Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der zweiten Kammer 80 begrenzt, wenn der Kolben 66 die Öffnung 90 verschließt, so dass ein hydraulischer Anschlag gebildet wird.
Es ist zu beachten, dass der in dieser Figur gezeigte Druckspeicher 86, ähnlich wie in 4 gezeigt, in einem Zweig der Übertragungsleitung 88 installiert werden kann.
In der Ansicht in 7 ist die Strebe im Radausfahrbetrieb gezeigt. Das erste Auf-zu-Ventil 94 in der Hydraulik-Übertragungsleitung 88 ist geschlossen und das zweite Auf-zu-Ventil 98 in der unteren Leitung 96 ist offen. In diesem Zustand kann die Strebe jetzt als Hydraulikantrieb arbeiten und kann dazu verwendet werden, das Rad über seinen normalen Hub hinaus auszufahren, indem Flüssigkeit in die obere Kammer 78 gepumpt und durch die untere Öffnung 166 ausgestoßen wird. Die Bewegung des Kolbens 66 senkrecht nach unten wird dabei durch das Anstoßen seiner unteren Stirnfläche 172 an der Innenfläche des Bodens 174 des Zylinders 64 begrenzt.
Um das Rad wieder in seinen normalen Betriebszustand zu bringen, wird die Strebe umgekehrt betätigt, wobei Flüssigkeit in die untere Kammer 80 gepumpt und aus der oberen Kammer 78 ausgestoßen wird.
Wenn der Kolben eine Stellung oberhalb der Öffnung 90 erreicht hat, kann das Ventil 98 geschlossen und das Ventil 94 geöffnet werden, so dass die Strebe wieder zur Federung und Dämpfung des Rads dient.
Wie in 8 zu sehen ist, ist eine weitere Ausführung einer Hydraulikfederstrebe für den Einsatz in einem Amphibienfahrzeug gemäß der Erfindung allgemein unter 100 gezeigt und umfasst einen Zylinder 102 und einen Kolben 104, der axial im Zylinder beweglich ist. Eine Verbindungsstange 106 ist an einer Stirnfläche des Kolben 104 befestigt und erstreckt sich durch eine abgedichtete Öffnung 108 im Boden des Zylinders 104. Die Verbindungsstange 106 endet am vom Kolben 104 entfernten Ende 112 in einer Halterung 114.
Der Kolben 104 bildet eine erste und eine zweite Kammer 116, 118 im Zylinder 102. Am Umfang des Kolbens 104 ist eine Dichtung 122 vorgesehen. Die erste und zweite Kammer 116, 118 sind mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt.
Eine Hydraulik-Übertragungsleitung 132 befindet sich außerhalb des Zylinders 102 und ist an einer Öffnung 176 in der Nähe des Oberteils des Zylinders 102, an einer Öffnung 178 ungefähr in der Mitte des Zylinders 10 und an einer Öffnung 180 in der Nähe dessen Bodens angebracht. Ein erstes Auf-zu-Ventil 136 befindet sich in der Hydraulikleitung zwischen den Öffnung 178 und 180 und ein weiteres, als drittes Auf-zu-Ventil bekanntes Auf-zu-Ventil 134 befindet sich in der Hydraulikleitung zwischen den Öffnungen 176 und 178.
Eine zweite Hydraulikleitung 138 zweigt von der Leitung 132 zwischen dem ersten und dem dritten Auf-zu-Ventil 136, 134 ab und endet in einem gasgefüllten Hydraulikdruckspeicher 140.
Eine dritte Hydraulikleitung 124 tritt in der Nähe des Bodens des Zylinders 102 durch die Seitenwand desselben aus dem Zylinder 102 aus und ist mit einem, als viertes Auf-zu-Ventil bekannten Auf-zu-Ventil 126 und dem Hydrauliksystem des Fahrzeugs (nicht dargestellt) verbunden.
Eine vierte Hydraulikleitung 128 tritt in der Nähe des Oberteils des Zylinders 102 durch die Seitenwand desselben aus dem Zylinder 102 aus und ist mit einem, als zweites Auf-zu-Ventil bekannten Auf-zu-Ventil 130 und dem Hydrauliksystem des Fahrzeugs (nicht dargestellt) verbunden.
Im Gebrauch ist ein Rad (nicht dargestellt) über die Halterung 114 mit der Verbindungsstange 106 verbunden und der Zylinder 102 ist an der Fahrzeugkarosserie befestigt (nicht dargestellt).
Wenn das Rad auf Unebenheiten in der Fahrbahn trifft, auf der das mit der Federstrebe ausgestattete Fahrzeug fährt, bewegt sich der Kolben 104 axial im Zylinder 102.
Wenn das Fahrzeug über insbesondere unebenes Gelände fährt, werden übermäßige Schwingungen des Fahrzeugs aufgrund des Dämpfungseffekts der Strebe und des gasgefüllten Hydraulikdruckspeichers 140 vermieden.
Die in 8 gezeigte Hydraulikfederstrebe ist in einer Betriebsart gezeigt, in der der Kompressionshub begrenzt ist, beispielsweise um auf unebenem Gelände das Aufsetzen des Fahrzeugs auf dem Boden infolge übermäßigem Hub des Rads zu verhindern. Das vierte Auf-zu-Ventil 126 in der Hydraulikleitung 124 ist geschlossen und das erste Auf-zu-Ventil 136 in der Hydraulikleitung 132 ist offen. Das zweite Auf-zu-Ventil 130 in der Hydraulikleitung 128 und das dritte Auf-zu-Ventil 134 in der Hydraulikleitung 132 sind geschlossen. Der Gesamthub des Kolbens 104 und damit des Rads senkrecht nach oben ist gestrichelt dargestellt und ist durch das Volumen der Hydraulikflüssigkeit auf die Höhe der Öffnung 178 begrenzt, das in der ersten Kammer 116 eingeschlossen ist, wenn der Kolben 104 die Öffnung 178 überdeckt. Der Gesamthub des Kolbens 104 senkrecht nach unten ist gestrichelt dargestellt und ist dadurch begrenzt, dass er an den Boden des Zylinders 102 anstößt.
Wenn die Ausführung der Hydraulikfederstrebe gemäß 8 in einer Betriebsart verwendet werden soll, in der der Ausdehnungshub begrenzt ist, beispielsweise in einem Straßenfahrzeug, das die zusätzliche Bodenfreiheit nur bei niedriger Geschwindigkeit nutzt, ist die Strebe, wie in 9 gezeigt zu betreiben. In dieser Anordnung sind das vierte Auf-zu-Ventil 126 in der Leitung 124 und das erste Auf-zu-Ventil 136 in der Leitung 132 geschlossen. Das zweite Auf-zu-Ventil 130 in der Leitung 128 ist geschlossen und das dritte Auf-zu-Ventil 134 in der Leitung 132 ist offen.
Der Gesamthub des Kolbens 104 und damit des Rads senkrecht nach oben ist gestrichelt dargestellt und ist dadurch begrenzt, dass die obere Stirnfläche des Kolbens an der Innenfläche der oberen Stirnwand 179 des Zylinders 102 anstößt. Der Gesamthub des Kolbens 104 senkrecht nach unten ist gestrichelt dargestellt und durch das Volumen der Hydraulikflüssigkeit auf die Höhe der Öffnung 178 begrenzt, das in der zweiten Kammer 118 eingeschlossen ist, wenn der Kolben die Öffnung 178 überdeckt.
Wenn die Ausführung der Hydraulikfederstrebe gemäß 8 in einer Betriebsart verwendet werden soll, in der der Hub nicht hydraulisch begrenzt ist, ist die Strebe gemäß 10 zu betreiben. In dieser Anordnung ist das Auf-zu-Ventil 126 in der Leitung 124 geschlossen und das Auf-zu-Ventil 136 in der Leitung 132 ist offen. Das Auf-zu-Ventil 130 in der Leitung 128 ist geschlossen und das Auf-zu-Ventil 134 in der Leitung 132 ist offen. Der Gesamthub des Kolbens 104 senkrecht nach oben ist dadurch begrenzt, dass er an der Innenfläche der oberen Stirnwand 179 des Zylinders 102 anstößt und der Gesamthub senkrecht nach unten ist dadurch begrenzt, dass er am Boden des Zylinders anstößt.
Wenn die Ausführung der Hydraulikfederstrebe gemäß 8 in einer Betriebsart verwendet werden soll, in der die Lage der Strebe so geregelt werden kann, dass sie die Strebe entweder ein- oder ausfährt und so das Fahrzeug anhebt oder absenkt, beispielsweise, damit es in die Knie geht, ist die Strebe gemäß 11 zu betreiben. In dieser Anordnung ist das vierte Auf-zu-Ventil 126 in der Leitung 124 offen und das erste Auf-zu-Ventil 136 in der Leitung 132 ist geschlossen. Das zweite Auf-zu-Ventil 130 in der Leitung 128 ist offen und das dritte Auf-zu-Ventil 134 in der Leitung 132 ist geschlossen. Wird bewirkt, dass Flüssigkeit durch die Leitung 124 eintritt und durch die Leitung 128 austritt, verkürzt sich die Strebe. Wird gleichermaßen bewirkt, dass Flüssigkeit durch die Leitung 128 eintritt und durch die Leitung 124 austritt, verlängert sich die Strebe.
In einer alternativen Anordnung der Hydraulikfederstrebe kann die Fahrzeugkarosserie (nicht dargestellt) über die Halterung mit der Verbindungsstange verbunden werden und das Rad (nicht dargestellt) kann am Zylinder befestigt werden.
Alle oben beschriebenen Hydraulikventile können beispielsweise Kolben- oder Tellerventile sein. Sie können durch Magnetspulen oder Motoren oder von Hand betätigt werden. Wenn die Ventile von Hand betätigt werden, ist es möglicherweise praktisch, pilotventilbetätigte Ventile zu verwenden. Außerdem können die verschiedenen Hydraulikleitungen je nach Bedarf über Öffnungen in der Seitenwand oder in den Stirnwänden des Zylinders mit den Kammern im Zylinder verbunden werden.
Für die unter Verweis auf 2 bis 11 beschriebenen Hydraulikfederstreben gibt es insbesondere die Anwendung in einem Amphibienfahrzeug. Es gibt Amphibienfahrzeuge, bei denen die Räder so montiert sind, dass sie aus einer ausgefahrenen Stellung, in der sie so angeordnet sind, dass sie das Fahrzeug für den Einsatz an Land trägt, ähnlich wie ein Rad an einem herkömmlichen Motorfahrzeug, in eine eingefahrene Stellung für den Einsatz auf Wasser bewegt werden können, in der die Räder relativ zur Karosserie des Fahrzeugs erhöht sind. Bei Amphibienfahrzeugen gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Hydraulikfederstrebe derart mit einem Rad verbunden, dass sie im Straßenbetrieb das Rad dämpft und/oder federt, wenn das Fahrzeug an Land verwendet wird. Wenn das Fahrzeug jedoch im Wasser verwendet wird, kann die Strebe im Einfahr- oder Ausfahrbetrieb dazu verwendet werden, das Rad zwischen seiner ausgefahrenen und seiner eingefahrenen Stellung zu bewegen. Darüber hinaus kann die Steuerung zum Ein- und Ausfahren der Strebe mit anderen Steuermechanismen für die Umwandlung des Fahrzeugs zwischen Straßenbetrieb und Schiffsbetrieb verbunden werden.
Es ist zu beachten, dass verschiedene Räder oder verschiedene Achsen eines Amphibienfahrzeugs möglicherweise unterschiedliche Anforderungen bezüglich des Einfahrens der Federung haben. So fährt beispielsweise Westphalen in US 4,241,686 , worauf oben verwiesen wird, die Vorderräder in geschlossene Kapseln ein, fährt die Hinterräder jedoch einfach in einen offenen eingelassenen Bereich über der Höhe des Propellers ein. Außerdem offenbart US 4,008,679 (Bozzano) ein Amphibienfahrzeug mit einer Kombination aus Kettenraupen und Einzelrädern. Folglich ist einzusehen, dass bei einem Amphibienfahrzeug gemäß der Erfindung, eine Hydraulikfederstrebe, wie die oben unter Verweis auf 2 bis 11 beschriebene, je nach Bedarf auf ein Einzelrad eines dreirädrigen Fahrzeugs oder auf eine einzelne Achse eines vierrädrigen Fahrzeugs oder auf alle Räder angewandt werden kann.
Obwohl die Strebe in allen abgebildeten Ausführungen mit einem gasgefüllten Hydraulikdruckspeicher verbunden ist, muss dies nicht der Fall sein und ein Federeffekt kann auf andere Weise bewirkt werden. Die Strebe kann beispielsweise hydraulisch mit einem Kolben verbunden sein, auf den ein elastisches Glied wie eine Feder wirkt. Alternativ kann die Strebe in Kombination mit einer herkömmlichen mechanischen Federanordnung für ein Fahrzeug eingesetzt werden.

Claims

Amphibienfahrzeug mit mindestens einem Rad (1), das aus einer ausgefahrenen Stellung in der das Rad so angeordnet ist, dass es das Fahrzeug für die Verwendung an Land trägt, in eine eingefahrene Stellung für die Verwendung auf Wasser bewegt werden kann, in der das Rad relativ zu einer Karosserie des Fahrzeugs erhöht ist, wobei das Fahrzeug außerdem eine Hydraulikstrebe (30; 70; 100) hat, die so angepasst ist, dass sie eine Antriebskraft liefert, um das Rad zwischen der ausgefahrenen und der eingefahrenen Stellung zu bewegen und dass sie das Fahrzeug federnd trägt, wobei die Strebe einen Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Zylinder (28; 64; 102), einen Kolben (32; 66; 104), der im Zylinder beweglich ist und eine erste Kammer (42; 78; 116) und eine zweite Kammer (44; 80; 118) im Zylinder bildet und ein Verbindungsmittel (34; 68; 106), um den Kolben mit einem zum Rad gehörenden Aufhängungsgestänge (3) zu verbinden, umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikstrebe außerdem ein erstes Auf-zu-Ventil (58; 94; 136) zum Regeln des Flusses von Flüssigkeit zwischen der ersten und zweiten Kammer über mindestens einem Teil des Hubs des Kolbens, und ein zweites Auf-zu-Ventil (62; 98; 130), das. mit nur entweder der ersten oder der zweiten Kammer in Verbindung steht umfasst; wobei die Anordnung derart ist, dass wenn das erste Ventil offen und das zweite Ventil geschlossen ist, die Strebe so angepasst ist, dass sie das Fahrzeug federt und/oder dämpft und dass wenn das erste Ventil geschlossen und das zweite Ventil offen ist, die Strebe so angepasst ist, dass sie als Antrieb zum Bewegen des Rads zwischen der ausgefahrenen und der eingefahrenen Stellung funktioniert.
Amphibienfahrzeug nach Anspruch 1, in dem ein gasgefüllter Hydraulikdruckspeicher (50; 86; 140) mit mindestens entweder der ersten oder der zweiten Kammer in Verbindung steht.
Amphibienfahrzeug nach Anspruch 2, in dem der gasgefüllte Druckspeicher (50) mit der ersten und der zweiten Kammer (42, 44) in Verbindung steht, wenn das erste Auf-zu-Ventil (58), das den Fluss zwischen der ersten und zweiten Kammer regelt, offen ist und mit nur derjenigen (42) der beiden Kammern in Verbindung steht, mit der das zweite Auf-zu-Ventil (62) in Verbindung steht, wenn das erste Auf-zu-Ventil, dass den Fluss zwischen den Kammern regelt, geschlossen ist.
Amphibienfahrzeug nach Anspruch 2, in dem der gasgefüllte Druckspeicher (50; 86) mit der ersten und der zweiten Kammer (42; 44; 78; 80) in Verbindung steht, wenn das erste Auf-zu-Ventil (58; 94), dass den Fluss zwischen der ersten und der zweiten Kammer regelt, offen ist und nur mit der anderen (44; 78) der beiden Kammern in Verbindung steht, mit der das zweite Auf-zu-Ventil (62; 98) nicht in Verbindung steht, wenn das erste Auf-zu-Ventil, dass den Fluss zwischen den Kammern regelt, geschlossen ist.
Amphibienfahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in dem das erste Auf-zu-Ventil (136) den Fluss von Flüssigkeit zwischen der ersten und der zweiten Kammer (116, 118) über einem ersten Teil des Hubs des Kolbens regelt und ein drittes Auf-zu-Ventil (134) vorgesehen ist, um den Fluss der Flüssigkeit zwischen der ersten und der zweiten Kammer über einem zweiten Teil des Hubs des Kolbens zu regeln, wobei ein viertes Auf-zu-Ventil (126) nur mit der anderen (118) der beiden Kammern in Verbindung steht, mit der das zweite Auf-zu-Ventil (130) nicht in Verbindung steht.
Amphibienfahrzeug nach Anspruch 5 wenn abhängig von Anspruch 2, in dem der gasgefüllte Druckspeicher (140) mit der ersten und der zweiten Kammer in Verbindung steht, wenn entweder das erste oder das dritte den Fluss zwischen der ersten und der zweiten Kammer regelnde Auf-zu-Ventil (136, 134) offen ist oder beide diese Auf-zu-Ventile offen sind und nur mit einer der beiden Kammern in Verbindung steht, wenn das erste und das dritte den Fluss zwischen den Kammern regelnde Auf-zu-Ventile geschlossen sind.
Amphibienfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in dem das den Fluss zwischen der ersten und zweiten Kammer regelnde Auf-zu-Ventil bzw. die den Fluss zwischen der ersten und der zweiten Kammer regelnden Ventile (58; 94; 134; 136) sich außerhalb des Zylinders befindet bzw. befinden.
Amphibienfahrzeug nach Anspruch 7, in dem sich das Auf-zu-Ventil bzw. die Auf-zu-Ventile in einer die erste und zweite Kammer miteinander verbindenden Hydraulik-Übertragungsleitung (52; 88; 132) befindet bzw. befinden.
Amphibienfahrzeug nach Anspruch 8, in dem die Hydraulik-Übertragungsleitung zwei oder mehr Öffnungen (54; 56; 90; 92; 176; 178; 180) miteinander verbindet, die sich in der Wand des Zylinders befinden.
Amphibienfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in dem der Hub des Kolbens im Zylinder durch das Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der ersten Kammer (42) begrenzt wird, wenn ein nur mit der ersten Kammer in Verbindung stehendes Auf-zu-Ventil (62) geschlossen ist.
Amphibienfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in dem der Hub des Kolbens im Zylinder durch das Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der zweiten Kammer (80) begrenzt wird, wenn ein nur mit der zweiten Kammer in Verbindung stehendes Auf-zu-Ventil (98) geschlossen ist.
Amphibienfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in dem der Hub des Kolbens im Zylinder durch das Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der ersten Kammer (116) begrenzt wird, wenn ein nur mit der ersten Kammer in Verbindung stehendes Auf-zu-Ventil (130) geschlossen ist und durch das Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der zweiten Kammer (118) begrenzt wird, wenn ein nur mit der zweiten Kammer in Verbindung stehendes Auf-zu-Ventil (126) geschlossen ist.