DE102006052041A1 - Fahrzeug mit drei Rädern - Google Patents

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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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Abstract

Das Fahrzeug lässt sich in die Kurve neigen und weist aus diesem Grund gegenläufig bewegliche Hinterradschwingen auf und einen Fahrzeugrahmen, der das Vorderrad und den Fahrersitz als starre Einheit miteinander verbindet. Der Lenkkopf ist unterhalb des Fahrersitzes angeordnet, er koppelt die gegenläufige Bewegung der Hinterradschwingen mit Steuerelementen an die Neigung des Fahrzeugrahmens. Die Steuerelemente können bei Bedarf mit Lenkhebeln betätigt werden, welche als Folge der gegenläufigen Bewegung der Hinterradschwingen eine Richtungsänderung des Lenkkopfs bewirken. Der Hub der Steuerelemente ist abhängig von der Fahrgeschwindigkeit einstellbar. Dadurch werden der Lenkwinkel und folglich auch der Kurvenradius während der Fahrt verändert. Im Bereich unterhalb des Fahrersitzes sind an den Hinterradschwingen Rückholfedern angeordnet, welche die horizontale Lage des Fahrzeugs stabilisieren. Bei Ausführung als Kinderdreirad ist eine Schubstange am Fahrzeugrahmen befestigt, durch deren Drehbwegung das komplette Fahrzeug von einem "Fahrlehrer" geneigt und gelenkt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit drei Rädern entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus WO 86/02897 von der der Oberbegriff abgeleitet wurde, ist ein Dreirad bekannt, bei dem Fahrersitz und Vorderradgabel starr miteinander verbunden sind. Die Lenkung erfolgt hier teilweise durch Verlagerung des Körpergewichts, da der Lenkkopf unterhalb des Fahrersitzes angeordnet ist und oberhalb des Sitzes nur abgestützt wird. Der Fahrer sichert die horizontale Lage des Fahrzeugs durch Abstützung der Hände auf zwei seitlich angeordneten Handgriffen. Die Lenkachse ist in Relation zu den Hinterrädern jedoch frei beweglich, wodurch das Kurveninnere Rad bei schneller Kurvenfahrt den Kontakt zur Fahrbahn tendenziell verliert und dieser Tendenz kann an den Handgriffen nur mit großem Kraftaufwand entgegengewirkt werden. Damit das Fahrzeug nicht über das Kurvenäußere Rad kippt, ist der Fahrersitz extrem niedrig angeordnet. Eine Nutzung im öffentlichen Straßenverkehr erscheint wegen der mangelnden Übersicht nicht sinnvoll.
  • In WO 2006/008569 A1 wird ein ähnliches Liegedreirad vorgestellt, bei dem die Erhaltung der neutralen Ausgangslage des Fahrzeugs nicht allein über die Handgriffe, sondern auch durch unterstützende Drehfedern am Lenkkopf erreicht wird. Das Fahrzeug weist ansonsten die gleichen Nachteile der vorstehend erwähnten Erfindung auf und eignet sich ebenfalls nur eingeschränkt für die Nutzung im allgemeinen Straßenverkehr.
  • Aus US 3.645.558 ist ein Dreirad bekannt, dessen Hinterräder an gegenläufig beweglichen Schwingarmen geführt werden. Die Bewegung der Schwingarme wird mit zwei Steuerstangen an die Bewegung des Lenkers gekoppelt, wodurch der Lenkkopf in Relation zu den Hinterrädern nicht mehr frei beweglich ist und das Kurveninnere Rad daher tendenziell nicht abhebt. Als Folge der Fliehkraft treten jedoch bei schneller Kurvenfahrt an der Kurvenäußeren Schwinge große Druckkräfte auf, die vom Fahrer wegen der Kopplung an den Lenkkopf am Lenker kompensiert werden müssen und zwar nur mit den Armen, ohne eine unterstützende Verlagerung des Körpergewichts einsetzen zu können. Um eine entsprechend große Hebelkraft aufbringen zu können, muss der Lenker daher extrem breit oder gar mit einer hydraulischen Lenkhilfe verbunden sein. Dies ist vor allem bei der Nutzung als Kinderfahrzeug nicht sinnvoll. Andererseits spricht die fehlende flexible Anpassung von Kurvenneigung, Lenkeinschlag und Fahrgeschwindigkeit gegen die Realisierung des Konzepts im allgemeinen Straßenverkehr.
  • Darüber hinaus sind aus dem allgemeinen Stand der Technik Kinderdreiräder bekannt, die eine Schubstange aufweisen mit welcher Erwachsene das Dreirad samt Kind fortbewegen können. Neuere Dreiräder weisen zusätzlich Einrichtungen auf, mit welchen über die Substange auch eine Richtungsänderung des Fahrzeugs bewirkt werden kann, indem der Lenker verdreht wird. Diese Einrichtungen bestehen jedoch aus filigranen, störanfälligen Lenkgestängen.
  • Der neuen Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein kippsicheres Dreirad mit übersichtlicher, neutraler Sitzposition zu konzipieren, dessen Kurvenneigung in manuell angetriebener Ausführung hauptsächlich durch die Verlagerung des Körperschwerpunkts des Fahrers erreicht wird, wobei auch ein „Fahrlehrer" die Möglichkeit haben soll, das Erlernen der Körperverlagerung und Lenkung mit einer robusten Schubstange zu trainieren. In einer motorisierten Ausführung, die für den allgemeinen Straßenverkehr geeignet ist, sollen Kurvenneigung und Lenkung zusätzlich feinjustierbar sein und in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch angepasst werden, damit in schnellen Kurven eine größere Neigung möglich ist als in langsam gefahrenen Kurven. Im Stand oder bei Geradeausfahrt soll das Fahrzeug selbsttätig eine neutrale Ausgangsposition einnehmen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst. Kern der Erfindung ist demnach die Idee, dass der Lenkkopf des Fahrzeugs unterhalb des Fahrersitzes angeordnet ist und mit Steuerelementen die gegenläufige Bewegung der Hinterradschwingen an die Neigung des Fahrzeugrahmens koppelt. Die entsprechenden Steuerelemente werden bei Bedarf mit Lenkhebeln betätigt, weiche durch die gegenläufige Bewegung der Hinterradschwingen eine Richtungsänderung des Lenkkopfs bewirken. Der Hub der Steuerelemente ist abhängig von der Fahrgeschwindigkeit einstellbar, was durch Anheben oder Absenken des Fahrzeugrahmens zu einer Veränderung des Lenkwinkels führt. Ebenso kann der Hub eines Stoßdämpfers eingestellt werden, um denselben Effekt zu erreichen. Unterhalb des Fahrersitzes sind darüber hinaus Rückholfedern angeordnet, mit denen die horizontale Ausgangslage des Fahrzeugs stabilisiert wird, indem sie die Hinterradschwingen in eine ausgeglichene Mittellage zwingen.
  • Einzelheiten der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen erläutert.
  • 1 Seitenansicht eines Dreirads mit oben angeordneten Handgriffen
  • 2 Seitenansicht eines Dreirads mit unten angeordneten Handgriffen
  • 3 Draufsicht eines Dreirads mit unten angeordneten Handgriffen
  • 4 Seitenansicht eines Dreirads mit mechanischen Lenkhebeln
  • 5 Draufsicht eines Dreirads mit mechanischen Lenkhebeln
  • 6 Seitenansicht eines Dreirads mit hydraulischen Lenkhebeln
  • 7 Seitenansicht eines Dreirads mit hydraulischen Niveauregulierungszylindern
  • 8 Seitenansicht eines Kinderdreirads mit Schubstange
  • 9 Seitenansicht eines Dreirads mit hydraulisch verstellbarem Stoßdämpfer
  • 10 Isometrische Seitenansicht eines Dreirads
  • 11 Isometrische Ansicht eines Dreirads von hinten
  • Am Fahrzeugrahmen (1) sind der Fahrersitz (2), die Handgriffe (3) und das Vorderrad (4) befestigt Der Lenkkopf (5) des Fahrzeugrahmens (1) ist unterhalb des Fahrersitzes (2) angeordnet. Seine Drehbewegung wird mit zwei Steuerstangen (11a, b) an die gegenläufige Bewegung der Hinterradschwingen (7a, b) gekoppelt, was dazu führt, dass sich bei einer Verlagerung des Körpergewichts des Fahrers sowohl eine Lenkbewegung als auch eine Neigebewegung des Fahrzeugs einstellt. Die Hände des Fahrers verbleiben dabei an den Handgriffen (3), die, wie in 1 gezeigt, oberhalb des Vorderrads (4) angeordnet sein können, um das Schwingen des Körpers zu erleichtern. Die Handgriffe (3) können auch, wie in 2 gezeigt, unterhalb des Fahrersitzes (2) angeordnet sein. In diesem Fall wird die Balance gehalten, indem sich der Fahrer auf den Handgriffen (3) abstützt, statt eine Schwingbewegung auszuführen.
  • Das Fahrzeug kann durch Muskelkraft mit Pedalen (16a, b), mit einem Kettentrieb unterstützt (6) oder auch motorisiert, beispielsweise mit Radnabenmotoren (17), fortbewegt werden. Wenn besonders bei Motorbetrieben Fahrzeugen die Fahrtrichtung und Neigung unabhängig von der Verlagerung des Körpergewichts steuerbar sein soll, sind statt einfachen Handgriffen (3) Lenkhebel (8a, b) vorgesehen, welche mit den gegenläufig beweglichen Hinterradschwingen (7a, b) verbunden sind. Die Verbindung kann als einfache, mechanische Rohrverbindung ausgeführt sein, wie in 4 und 5 gezeigt. Sie kann auch mit zwei Hydraulikleitungen (9a, b) und hydraulischen Lenkzylindern (10a, b) hergestellt werden. Grundsätzlich sind statt der hydraulischen Elemente auch elektrische Stellantriebe denkbar. Beim Lenkvorgang werden die beiden Hinterradschwingen (7a, b) durch Betätigung der Lenkhebel (8a, b) über die Lenkzylinder (10a, b) gegenläufig bewegt. Dadurch ergibt sich nicht nur eine Fahrzeugneigung, sondern auch eine Lenkung, weil die Hinterradschwingen (7a, b) über die Steuerstangen (11a, b) an den Lenkkopf (5) gekoppelt sind und ihn nach links bzw. rechts drehen. Bei schnellen Motorbetriebenen Fahrzeugen ist eine starre Kopplung von Neigung und Lenkeinschlag aus Sicherheitsgründen nicht immer sinnvoll. Hier erfordern z. B. höhere Kurvengeschwindigkeiten eine automatische Einstellung von großer Neigung bei kleinem Lenkeinschlag. Dies kann erreicht werden, indem der Fahrzeugrahmen (1), wie in 9 gezeigt, mit einem Drehgelenk (19) und einem hydraulisch einstellbaren Stoßdämpfer (14) zum Lenkkopf (5) hin beweglich gelagert ist. Das Einfahren der Kolbenstange des Stoßdämpfers (14) führt dazu, dass das vordere Niveau des Fahrzeugrahmens (1) angehoben wird und sich ein flacherer Lenkwinkel (15) mit größerem Nachlauf ergibt, was bei Kurvenfahrt zu einem reduzierten Lenkeinschlag führt und eine allgemeine Stabilisierung des Geradeauslaufs bewirkt. Derselbe Effekt wird erreicht, wenn auf eine Kopplung von Hinterradschwingen (7a, b) und Lenkkopf (5) mit starren Steuerstangen (11a, b) verzichtet wird. Damit der Lenkwinkel automatisch angepasst werden kann, sind die Hinterradschwingen (7a, b) beispielsweise mit variablen Niveauregulierungszylindern (12a, b) statt mit starren Steuerstangen (11a, b) an den Lenkkopf (5) gekoppelt. Über ein separates Hydraulikaggregat (13) wird deren Hub abhängig von der Fahrgeschwindigkeit vergrößert bzw. verkleinert. Somit wird durch Ausfahren der Kolbenstangen der beiden Niveauregulierungszylinder (12a, b) und eine Anpassung des Hubweges der beiden Lenkzylinder (10a, b) das hintere Niveau des Fahrzeugrahmens (1) abgesenkt. Als Folge dieser Absenkung ergibt sich wiederum ein flacherer Lenkwinkel (15) und bei Kurvenfahrt ein reduzierter Lenkeinschlag. Die Geschwindigkeitsabhängige Anpassung der Neigung kann auch ohne Veränderung des Lenkwinkels (15) erreicht werden, indem z. B. bei höherer Fahrgeschwindigkeit nur die gegenläufige Bewegung der Hinterradschwingen (7a, b) vergrößert wird. Dies wird erreicht, wenn z. B. in einer Rechtskurve die Kolbenstange des rechten Niveauregulierungszylinders (12a) ausgefahren wird, sowie der Einfahrhub des rechten Lenkzylinders (10a) vergrößert wird und gleichzeitig auf der linken Fahrzeugseite der Hub des Niveauregulierungszylinders (12b) und des Lenkzylinders (10b) entgegen gesetzt vergrößert werden.
  • Vor allem bei der Umsetzung der neuen Idee als Kinderdreirad ist es hilfreich, wenn ein sicheres Training des Balancegefühls möglich ist. Zu diesem Zweck kann eine Schubstange (20) am Fahrzeugrahmen (1) unterhalb des Fahrersitzes (2) befestigt werden. Wegen der Kopplung von Lenkung und Neigung führt eine Neigung des Fahrzeugrahmens (1) oberhalb des Lenkkopfes (5) auch zu einer Lenkbewegung. Bei ausreichender Hebellänge der Schubstange (20) kann der „Fahrlehrer" daher das Fahrzeug bequem schieben und gefahrlos mit dem Kind auf dem Fahrersitz (2) die Schräglage während einer Kurvenfahrt trainieren.
  • Damit das Fahrzeug in allen Ausführungen selbsttätig eine neutrale Position einnimmt, in welcher die Sitzfläche des Fahrersitzes (2) horizontal ausgerichtet ist, sind zwischen Lenkkopf (5) und Hinterradschwingen (7a, b) Rückholfedern (18a, b) angeordnet. Sie drücken mit gleicher Kraft auf beide Hinterradschwingen (7a, b) und zwingen sie tendenziell in eine ausgeglichene Position. Die Funktion der Rückholfedern (18a, b) kann auch mit integrierten Federn in den Lenkzylindern (10a, b) erreicht werden.

Claims (5)

  1. Fahrzeug mit drei Rädern, zwei gegenläufig beweglichen Hinterradschwingen und einem Fahrzeugrahmen, der das Vorderrad und den Fahrersitz als starre Einheit miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkkopf (5) des Fahrzeugs unterhalb des Fahrersitzes (2) angeordnet ist und mit Steuerelementen die gegenläufige Bewegung der Hinterradschwingen (7a, b) an die Neigung des Fahrzeugrahmens (1) koppelt, um eine Richtungsänderung des Fahrzeugs einzuleiten und dass unterhalb des Fahrersitzes (2) zwischen Lenkkopf (5) und Hinterradschwingen (7a, b) Rückholfedern (18a, b) angeordnet sind, welche die horizontale Lage des Fahrzeugs stabilisieren, indem sie die Hinterradschwingen (7a, b) in eine ausgeglichene Mittellage zwingen und dass eine Schubstange (20) am Fahrzeugrahmen (1) befestigt wird, durch deren Verdrehung das Fahrzeug ohne ein weiteres Lenkgestänge von einem „Fahrlehrer" geneigt und gelenkt wird.
  2. Fahrzeug mit drei Rädern, zwei gegenläufig beweglichen Hinterradschwingen und einem Fahrzeugrahmen, der das Vorderrad und den Fahrersitz als starre Einheit miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass Lenkhebel (8a, b) mit den Hinterradschwingen (7a, b) verbunden sind, mit welchen die an die Lenkung und Neigung gekoppelte, gegenläufige Bewegung der Hinterradschwingen (7a, b) gesteuert wird und dass Steuerelemente vorgesehen sind, mit denen der Fahrzeugrahmen angehoben bzw. abgesenkt wird, um den Lenkwinkel (15) zu verändern und eine Anpassung von Fahrzeugneigung und Lenkeinschlag abhängig von der Fahrgeschwindigkeit zu bewirken.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Lenkhebel (8a, b) mit mechanischen, hydraulischen oder elektrischen Maschinenelementen übertragen wird und dass die Steuerelemente als Steuerstangen, Steuerseile, Hydraulikzylinder oder elektrische Stellantriebe ausgeführt sind.
  4. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub der Steuerelemente, die den Lenkkopf (5) und die Hinterradschwingen (7a, b) verbinden, abhängig von der Fahrgeschwindigkeit einstellbar ist, wodurch der Lenkwinkel (15), der Lenkeinschlag und die Kurvenneigung verändert werden.
  5. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrzeugrahmen (1) ein Stoßdämpfer (14) angeordnet ist, dessen Hub abhängig von der Fahrgeschwindigkeit einstellbar ist, wodurch der Lenkwinkel (15), der Lenkeinschlag und die Kurvenneigung verändert werden.
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