<Desc/Clms Page number 1>
Voertuig
De uitvinding heeft betrekking op een voertuig, voorzien van een draagdeel met tenminste een wiel en een om een in langsrichting verlopende aslijn zwenkbaar met het draagdeel verbonden berijdersdeel. Een dergelijk voertuig is bekend, bijvoorbeeld uit de Europese octrooischriften 0 251 906,0 369 863,0 592 377 en 0 626 307.
In al deze genoemde dokumenten worden drie-of vierwielige voertuigen beschreven, waarbij de achteras twee wielen draagt, terwijl de bestuurbare vooras een of twee wielen vertoont en verbonden is met een de berijder of berijders dragend deel. Doordat dit de berijder dragend deel zwenkbaar is ten opzichte van het deel van het voertuig met de achteras, kan de berijder wanneer het voertuig een bocht beschrijft als het ware "in" de bocht gaan hangen, waardoor de stabiliteit van het voertuig in bochten toeneemt. Bij de uit de bovengenoemde octrooischriften bekende voertuigen wordt de zwenkbeweging van het berijdersgedeelte rechtstreeks afgeleid uit de stuurbeweging. Daartoe is het stuur via bijvoorbeeld een stangenstelsel of een tandwielstelsel verbonden met het de achteras dragende deel van het voertuig.
Dergelijke zelfstabiliserende voertuigen verenigen in het algemeen het comfort van een automobiel met het geringe ruimtebeslag van een motorfiets. Doordat namelijk in elk geval de achteras voorzien is van twee wielen zijn deze voertuigen inherent stabiel, ook bij lage snelheden, zodat de berijder het voertuig niet hoeft te steunen door het uitsteken van een been. Hierdoor is het mogelijk dergelijke voertuigen te voorzien van een gesloten berijderscompartiment, waardoor het comfort van een automobiel benaderd wordt. Doordat de voertuigen echter relatief smal zijn, nemen zij nagenoeg net zo weinig ruimte in als motorrijwielen. Dit is met name van belang in gebieden met een druk verkeersaanbod, zoals bijvoorbeeld stedelijke agglomeraties.
<Desc/Clms Page number 2>
Verder vormen deze voertuigen een aanzienlijke verbetering in vergelijking met conventionele driewielige voertuigen met een starre carrosserie, waarvan de stabiliteit in bochten sterk te wensen overlaat.
Een nadeel van de tot nu toe bekende zelfstabiliserende voertuigen als hiervoor beschreven is echter dat zij constructief tamelijk gecompliceerd zijn, als gevolg van de rechtstreekse verbinding tussen het stuur en het zwenkmechanisme.
De uitvinding beoogt derhalve een verbeterd voertuig van de hiervoor beschreven soort te verschaffen.
Volgens de uitvinding wordt dit bereikt, doordat het berijdersdeel vrij zwenkbaar is, en de aslijn althans in beladen toestand van het berijdersdeel boven het zwaartepunt daarvan gelegen is. Door de aslijn van het berijdersdeel boven het zwaartepunt daarvan te plaatsen, wordt bereikt dat de zwenkbeweging van het berijdersgedeelte ten opzichte van het dragende deel wanneer met het voertuig een bocht beschreven wordt op natuurlijke wijze tot stand komt door het uitzwaaien van het berijdersdeel als gevolg van de centrifugaalkracht, zonder dat daarvoor een gecompliceerd mechanisme noodzakelijk is.
Bij voorkeur draagt het berijdersdeel een bestuurbaar wiel, en is de aslijn boven een contactpunt van dit wiel met een ondergrond gelegen. Hierdoor wordt een extra stabiliserende werking verkregen, aangezien het bestuurbare wiel als gevolg van de zwenkbeweging van het berijdersdeel naar buiten verplaatst zal worden, waardoor ook de kantellijn van het voertuig, die gevormd wordt door de verbindingslijn tussen het contactpunt van het bestuurbare voorwiel met de grond en het contactpunt van het buitenste achterwiel met de grond naar buiten verplaatst wordt.
Verdere voorkeursuitvoeringen van het voertuig volgens de uitvinding zijn beschreven in de volgconclusies.
<Desc/Clms Page number 3>
De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van een voorbeeld, waarbij verwezen wordt naar de tekeningen, waarin : figuren 1A en 1B een zij-aanzicht tonen van een eerste uitvoeringsvorm van een voertuig volgens de uitvinding, respectievelijk met en zonder carrosserie ; figuur 2A een perspectivisch aanzicht is van de constructieve hoofdkenmerken van het berijdersdeel van het voertuig volgens de uitvinding ; figuur 2B een perspectivisch aanzicht is van de constructieve hoofdkenmerken van het draagdeel van het voertuig volgens de uitvinding ; figuren 3A en 3B een achteraanzicht tonen van het voertuig volgens de uitvinding respectievelijk bij het rechtuit rijden en het beschrijven van een bocht ;
figuren 4A en 4B bovenaanzichten tonen van het voertuig in dezelfde toestanden als figuren 3A en 3B ; en figuur 5 een schematische weergave toont van een alternatieve uitvoeringsvorm van het voertuig volgens de uitvinding.
Een voertuig 1 (figuur 1) is voorzien van een draagdeel 2 met een tweetal om een aslijn 10 roteerbare achterwielen 4 en een berijdersdeel 3, dat vrij zwenkbaar verbonden is met het draagdeel 2. Het berijdersdeel 3 is daarbij zwenkbaar om een in langsrichting verlopende aslijn A, die enigszins hellend verloopt, en in de bewegingsrichting van het voertuig beschouwd naar achteren oploopt. Het berijdersdeel 3 draagt een bestuurbaar voorwiel 5, en de aslijn A loopt boven het punt 6 langs waar dit wiel 5 de ondergrond 7 raakt.
Het berijdersdeel 3 omvat een frame 13, dat aan de voorzijde in een stuurhuis 14 verbonden is met een voorwielophanging 15, en aan de achterzijde bevestigd is aan een astap 12, die zwenkbaar opgenomen is in een lager 11 dat verbonden is met het draagdeel 2. Het frame 13, waarop bijvoorbeeld stoelen 17 aangebracht kunnen zijn voor berijders 16, draagt verder een bekleding of carrosserie 32, waarin een voorruit 33 en een of meerdere
<Desc/Clms Page number 4>
portieren 34 zijn aangebracht. Het draagdeel 2 is eveneens voorzien van een bekleding 38, waarin bijvoorbeeld een luchtinlaat 37 kan zijn aangebracht voor een in het draagdeel 2 opgenomen aandrijfeenheid 9. Het voertuig 1 is verder voorzien van de verschillende wettelijk vereiste voorzieningen zoals een of meer koplampen 35 en achterverlichting 36.
Het frame 13 van het berijdersdeel 3 (figuur 2A) wordt gevormd door een aantal in hoofdzaak evenwijdige liggers 22, die op regelmatige afstand onderling verbonden zijn door spanten of dwarsverstijvers 23, en die aan de achterzijde samenkomen in een plaat 18 waaraan de astap 12 bevestigd is. Aan de voorzijde is het frame voorzien van een lager 14 voor een stuurpen 19, welke verbonden is met de voorvork 15. Deze voorvork 15 bestaat uit een brugstuk 20 en een tweetal veerarmen 21. De besturing kan op elke gewenste wijze plaatsvinden. Zo kan de stuurpen 19 verbonden zijn met een conventioneel fietsstuur, maar deze kan ook over kabels of kettingen verbonden zijn met een op afstand in het berijdersdeel aangebracht stuurwiel. Ook overbrengingen door middel van bijvoorbeeld elektrische bekabeling zijn denkbaar.
Het draagdeel 2 (figuur 2B) omvat eveneens een frame 8, waarin een lagerbus 11 verankerd is voor het opnemen van de astap 12 van het berijdersdeel 3. Het frame 8 draagt verder een aandrijfeenheid 9, in de vorm van bijvoorbeeld een benzinemotor welke gekoppeld is aan een versnellingsbak en een differentieel, en over aandrijfassen 24 verbonden is met naven 25 van de achterwielen 4. Wanneer het voertuig voor het afleggen van relatief kleine afstanden bestemd is, zoals in het stadsverkeer vaak het geval zal zijn, zou het ook denkbaar zijn gebruik te maken van een elektrische aandrijving. Daarbij zou een enkele elektromotor toegepast kunnen worden, welke wederom gekoppeld zou kunnen zijn met een versnellingsbak en een differentieel, maar het is zelfs denkbaar relatief kleine afzonderlijke elektromotoren te gebruiken, die elk in een wielnaaf opgenomen worden.
Het ach-
<Desc/Clms Page number 5>
terframe 8 draagt verder de achterwielophanging 26, welke bestaat uit bovenste wieldraagarmen 27, onderste wiel- draagarmen 28 en daartussen aangebrachte veer dempereenheden 29.
Teneinde te waarborgen dat het voertuig 1 ondanks zijn geringe breedte toch op stabiele wijze door een bocht gestuurd kan worden, is het berijdersdeel 3 zoals gezegd vrij zwenkbaar om de aslijn A verbonden met het draagdeel 2. Daarbij is de ligging van de aslijn A zodanig gekozen dat in elk geval wanneer het voertuig 1 bereden wordt, dus in de beladen toestand van het berijdersdeel 3, het zwaartepunt CG van het berijdersdeel 3 onder de aslijn A gelegen is (fig. 3A). Doordat het berijdersdeel 3 dus vrij zwenkbaar is ten opzichte van het draagdeel 2, en zijn zwaartepunt CG bovendien onder de aslijn A gelegen is, zal het berijdersdeel 3 wanneer het voertuig een bocht beschrijft"in"de bocht gaan hangen, op dezelfde wijze als een motorfiets.
Dit wordt veroorzaakt doordat het zwaartepunt CG van het berijdersdeel 3 als gevolg van de centrifugaalkracht naar de buitenzijde van de bocht gedwongen zal worden, waardoor een moment opgewekt zal worden om de zwenkas A, dat in de figuur tegen de wijzers van de klok in gericht is. Het berijdersdeel 3 zal een stabiele zwenkhoek y bereiken wanneer dit rotatiemoment precies gecompenseerd wordt door het tegengesteld gerichte rotatiemoment als gevolg van de werking van de zwaartekracht op het berijdersdeel 3 (fig. 3B). Een eenvoudige berekening leert dat deze stabiele zwenkhoek y = bgtan (VVRg) bedraagt, waarin V gelijk is aan de voortbewegingssnelheid van het voertuig 1, g de gravitatieversnelling weergeeft en R de bochtstraal is.
Als gevolg van het zwenken van het berijdersdeel 3 zal het rijden in de bocht voor het gevoel van de berijder stabiel plaatshebben, zonder dat het voertuig de neiging lijkt te hebben te kantelen. Door de vrij zwenkbare ophanging van het berijdersdeel 3 is de zwenkhoek y daarvan, zoals hier aangegeven, afhankelijk van de rijsnelheid en de bocht-
<Desc/Clms Page number 6>
straal, waardoor deze hoek altijd een"natuurlijke" waarde aanneemt. Dit is een voordeel ten opzichte van voertuigen, waarbij de zwenkbeweging mechanisch gekoppeld is met de stuuruitslag, waardoor het berijdersdeel bijvoorbeeld bij langzaam genomen bochten een onnatuurlijke grote hellingshoek zou kunnen aannemen.
De stabiliteit van het voertuig 1 wordt verder nog vergroot doordat het voorwiel 5 verbonden is met het zwenkbare draagdeel 3, en het contactpunt 6 van het voorwiel 5 met de ondergrond 7 onder de aslijn A gelegen is. Dit heeft tot gevolg dat bij de zwenkbeweging van het berijdersdeel 3 het contactpunt 6 naar buiten zal bewe-
EMI6.1
gen, waardoor, kantellijn 31, dat wil zeggen de denkf beeldige lijn het contactpunt 30 van het achter- wiel 4 met de ondergrond 7 en het contactpunt 6 van het voorwiel 5 met de ondergrond 7 eveneens naar buiten beweegt, en dus het zwaartepunt CG onder alle omstandigheden binnen de door de drie wielen 4,4 en 5 bepaalde stabiliteitsdriehoek blijft (fig. 4A, 4B). Hierdoor kunnen dus met het voertuig 1 volgens de uitvinding bochten met hoge snelheid genomen worden, zonder het risico dat het voertuig 1 zal omslaan.
Doordat de zwenkbeweging van het berijdersdeel 3 verder geheel op natuurlijke wijze, zonder tussenkomst van mechanische overbrengingen opgewekt wordt, is het voertuig 1 bovendien constructief buitengewoon eenvoudig van opbouw.
Overigens is het mogelijk om indien gewenst de natuurlijke zwenkbeweging van het berijdersdeel 3 te versterken of juist te dempen. Hiertoe zou gebruik gemaakt kunnen worden van bijvoorbeeld hydraulische, pneumatische of elektrische bewegingsversterkers of -dempers, die tussen het berijdersdeel 3 en het draagdeel 2 aangebracht zouden kunnen zijn, en die bestuurd zouden kunnen worden door de natuurlijke zwenkbeweging van het berijdersdeel 3. Zo zou een onvoldoende zwenkbeweging, in het geval dat het zwaartepunt CG van het berijdersdeel 3 dicht bij de zwenkaslijn A gelegen zou zijn, versterkt kunnen worden. Wanneer daarentegen het zwaartepunt CG
<Desc/Clms Page number 7>
relatief ver onder de zwenkas A gelegen zou zijn, zou deze zo gedempt kunnen worden.
Zelfs zou het mogelijk zijn de natuurlijke zwenkbeweging om te keren, indien het zwaartepunt CG van het berijdersdeel 3 boven de aslijn A gelegen zou zijn.
Bij een alternatieve uitvoeringsvorm van het voertuig 101 (figuur 5) zijn niet slechts de achterwielen 104, maar ook het voorwiel 105 opgenomen in het draagdeel 102. Het berijdersdeel 103 is daarbij dan zwenkbaar in het draagdeel 102 opgehangen onder tussenkomst van de astap 112 aan de achterzijde en een overeenkomstige astap 139 aan de voorzijde. Hoewel bij deze uitvoeringsvorm het voorwiel 5 in een bocht niet naar buiten zal bewegen, en , dus de stabiliteitsdriehoek niet de in figuur 4B getoonde vorm zal aannemen, kan door een geschikte dimensionering van de verschillende onderdelen gewaarborgd worden dat het zwaartepunt CG toch onder alle omstandigheden binnen deze stabiliteitsdriehoek gelegen blijft, zodat ook bij deze uitvoeringsvorm hoge bochtsnelheden gehaald kunnen worden, waarbij de rit door de berijder toch als comfor- tabel ervaren wordt.
Overigens kunnen, om overmatige slingerbewegin- gen van het berijdersdeel 3 ten opzichte van het draag- deel 2 tegen te gaan, tussen het draagdeel 2 en het berijdersdeel 3 nog veer-en dempingsmiddelen zijn aange- bracht, die hier verder niet zijn weergegeven. Deze veer- en dempingsmiddelen kunnen op velerlei bekende wijze worden uitgevoerd.
Door de natuurlijk zwenkbare berijderscabine verschaft de uitvinding een relatief compact, eenvoudig en tegen geringe kosten te vervaardigen voertuig, dat eenzelfde mate van comfort en dynamische veiligheid biedt als een automobiel, maar aanzienlijk wendbaarder en derhalve in stedelijke gebieden veel bruikbaarder is.
Hoewel de uitvinding hiervoor toegelicht is aan de hand van een aantal voorbeelden, zal het de deskundige duidelijk zijn, dat deze daartoe niet beperkt is, en dat binnen de omvang van de navolgende conclusies velerlei
<Desc/Clms Page number 8>
variaties denkbaar zijn. Zo zou het berijdersdeel met onder de zwenkas gelegen bestuurbaar wiel ook toegepast kunnen worden in een voertuig, waarbij de zwenkbeweging van het berijdersdeel, eventueel snelheidsafhankelijk, afgeleid wordt van de stuurbeweging. Hoewel constructief iets minder eenvoudig, zou een dergelijk voertuig toch nog steeds een groot aantal van de voordelen van de uitvinding vertonen, met name de sterk verhoogde stabiliteit door het naar de buitenzijde van de bocht verplaatsen van het bestuurbare wiel. Ook andere aanpassingen zijn binnen het kader van de uitvinding voorstelbaar.