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Die
Erfindung betrifft einen Radvorsatz für Kleinfahrzeuge, insbesondere
Kleinfahrzeuge mit drei bodenberührenden
Rädern,
mit einem lenkbaren Rad, wobei der Radvorsatz einen Rahmen umfasst, an
dem eine Radbefestigung um eine Lenkachse drehbar angeordnet ist,
und wobei ein Lenker vorgesehen ist, durch den eine Drehbewegung
der Radbefestigung um die Lenkachse steuerbar ist.
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Es
sind Kleinfahrzeuge mit drei bodenberührenden Rädern bekannt, insbesondere
Rollstühle
mit adaptiertem Zusatzrad (so genannte Adaptiv-Handbikes oder Rollstühle mit
angetriebenem Lenkvorsatz), so genannte Handbikes (Rennbikes) für den Sport-
und Freizeiteinsatz sowie so genannte „Scooter" (elektrische Kleinfahrzeuge, insbesondere
für gehbehinderte
und/oder ältere
Menschen), bei welchen ähnlich
einem Fahrrad oder Motorrad das vordere gelenkte Rad in einer Lenkgabel
gehalten wird. Diese Lenkgabel stellt eine starre Verbindung zwischen dem
vorderen gelenkten Rad und dem von der Bedienperson gehaltenen Lenker
dar. Die Lenkbewegung des Rads wird durch das Drehen der Lenkgabel
um eine Lenkachse erzeugt.
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Bedingt
durch die Sitzposition oder Fahrposition des Fahrers bei diesen
Fahrzeugen, welche für den
bestimmungsgemäßen Gebrauch
des Fahrzeuges (Hilfsmittel) gefordert ist, ergibt sich ein großer Abstand
(in Fahrtrichtung) zwischen gelenktem Rad und dem Lenker. In Kombination
mit dem für
sichere und komfortable Fahreigenschaften geometrisch erforderlichen
Nachlauf führt
dies zu folgender Problematik:
Bei einer sehr steil gestellten
Lenkachse der Radbefestigung (Lenkgabel) (ähnlich Fahrrad), ergibt sich eine
große
Distanz von der Lenkachse zum Lenker. Dies führt zu einer großen seitlichen
Schwenkbewegung des Lenkers, da die Lenkachse (Drehachse der Lenkgabel)
und die Lenkerachse (Drehachse des Lenkers) übereinstimmen. Kann ein Benutzer
nur geringe Lenkerbewegungen ausüben,
z. B. weil er unter einer Bewegungseinschränkung leidet, führt dies
zu einem großen
Wendekreis.
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Bei
elektrisch angetriebenem lenkbarem Rad wirken die an der Lenkgabel
befestigten schweren Energiespeicher (Akku- oder Batteriezellen) durch
die vorliegende Massenträgheit
der Lenkbewegung entgegen und führen
zur Vergrößerung der
erforderlichen Lenkkräfte
beim Benutzer.
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Bei
einer sehr flach liegenden Lenkachse (großer Winkel zur Vertikalen)
der Radbefestigung (ähnlich
Handbike), ergibt sich eine starke seitliche Kippbewegung des gelenkten
Rades. Der für
den Wendekreis relevante Radeinschlagswinkel (projiziert auf den
Boden) erfordert einen großen
Lenkereinschlag (je flacher der Winkel, desto schlechter das Verhältnis).
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Durch
die Kippbewegung führt
dies über
die in der Lenkachsenaufnahme (Lenkkopf) wirkenden Kräfte aufgrund
der vorliegenden Geometrie zu hohen Drehmomenten, die der Benutzer
durch große Haltekräfte am Lenker
kompensieren muss, was besonders bei Menschen mit Behinderung zu
Fahrunsicherheiten führt.
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Verstärkt wird
diese Problematik noch bei durch Motor angetriebenen Zuggeräten, bei
denen die Energiespeicher (Akku- oder Batteriezellen) sowie das
Gewicht des Motors und des Antriebsrades in der Lenkgabel wirken.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, diesbezüglich Abhilfe zu schaffen,
insbesondere eine leichte kompakte Lenkung eines Kleinfahrzeuges
zu schaffen.
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Gelöst wird
diese Aufgabe auf besonders einfache und überraschende Art und Weise
durch einen Radvorsatz der eingangs genannten Art, bei dem der Lenker
um eine Lenkerachse drehbar ist, die zu der Lenkachse versetzt angeordnet
ist, wobei der Lenker über
eine Übertragungseinrichtung
mit der drehbaren Radbefestigung gekoppelt ist. Durch diese Maßnahme kann
eine für
die Fahreigenschaften optimale geometrische Stellung des gelenkten
Rades realisiert werden. Zusätzlich
kann entkoppelt von diesen Rahmenbedingungen eine optimale Positionierung
des Lenkers und der Lenkerachse folgen. Die Ausrichtung der Lenkachse
und der Lenkerachse können
also unabhängig
voneinander gewählt
werden. Lenkerachse und Lenkachse müssen nicht parallel verlaufen
und können
sich an unterschiedlichen Positionen befinden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
wird außerdem
erreicht, dass auch hohe Gewichtskräfte, beispielsweise aufgrund
von Energiespeichern, einem Motor oder einer Zuladung am Rahmen
das Radvorsatzes oder des Basisfahrzeugs die Lenkkräfte für einen
Benutzer nur geringfügig
verändern.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Lenker um einen handbetätigten Lenker.
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Kleinfahrzeuge
im Sinne d. Erfindung sind zum Beispiel Rollstühle, bei denen die vorderen
kleinen Räder
vom Boden abgehoben sind, so genannte Handbikes, Rennbikes, elektrische
Kleinfahrzeuge für
gehbehinderte und/oder ältere
Menschen (Scooter) o. ä.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
kann vorgesehen sein, dass die Lenkerachse in Richtung auf einen
Benutzer versetzt angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, den
Lenker körpernah
zum Benutzer anzuordnen. Die Bedienung wird dadurch vereinfacht.
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Gemäß einer
Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Lenkerachse schräg zur Lenkachse
angeordnet ist. Beispielsweise kann die Lenkerachse für eine einfache
Bedienbarkeit vertikal ausgerichtet sein, während die Lenkerachse schräg zur Vertikalen
ausgerichtet ist, um einen ausreichenden Nachlauf zu realisieren.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lenkachse schräg zur Vertikalen
ausgerichtet ist, derart, dass sich ein Nachlauf des Radauflagepunktes
zum Schnittpunkt der Lenkachse mit dem Untergrund im Bereich 50
bis 150 mm, vorzugsweise im Bereich 60 bis 120 mm ergibt. Durch
diese Maßnahme
ergeben sich besonders gute Fahreigenschaften.
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Die
Lenkerbewegung des Lenkers kann besonders einfach auf die Radbefestigung übertragen werden,
wenn die Übertragungseinrichtung
ein Lenkgestänge,
eine Kette, einen Zahnriemen oder dergleichen umfasst.
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Auf
diese Art und Weise können
auch größere Distanzen
zwischen dem Lenker und der Radbefestigung überbrückt werden.
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Ein
besonders geringer Kraftaufwand ist zum Lenken notwendig, wenn der
Lenker manuell betätigbar
ist, wobei die Lenkerbewegung durch einen (aktiven) Antrieb unterstützt ist.
Beispielsweise kann eine Servolenkung oder dergleichen vorgesehen
sein.
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Besondere
Vorteile ergeben sich, wenn die Übertragung
der Lenkbewegung vom Lenker zur drehbaren Radbefestigung in einem
Winkelverhältnis ungleich
1:1 erfolgt. Je nach Benutzer können
unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse
gewählt
werden. Für
einen Benutzer, der zwar viel Kraft hat, aber eine Bewegungseinschränkung hat,
kann eine geringe Bewegung des Lenkers in eine große Lenkbewegung
des Rads übersetzt
werden. Wenn dagegen ein Benutzer keinerlei Bewegungseinschränkung hat, aber
nur eine geringe Kraft ausüben
kann, kann eine größere Lenkbewegung
am Lenker in eine kleinere Lenkbewegung am Rad umgesetzt werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein,
dass der Lenker an einem Lenkerhalter angeordnet ist, wobei der
Lenkerhalter schwenkbar an dem Rahmen befestigt ist. Dadurch ist
es möglich,
dass der in optimaler ergonomischer Position stehende Lenker zum
problemlosen Ein- oder Aussteigen in das bzw. aus dem Fahrzeug weggeschwenkt
werden kann. Der Lenkerhalter ist vorzugsweise wenigstens in der
Lenkposition arretierbar, sodass sichergestellt ist, dass der Lenker stets
für einen
Benutzer erreichbar ist.
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Um
das Ein- und Aussteigen in das bzw. aus dem Fahrzeug zu erleichtern,
ist es vorteilhaft, wenn eine Einrichtung zur Unterstützung der Schwenkbewegung
des Lenkerhalters, insbesondere eine feststellbare Gasdruckfeder,
vorgesehen ist.
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Es
kann vorgesehen sein, dass der Radvorsatz lösbar mit einem Basisfahrzeug
verbindbar ist oder fester Bestandteil des Kleinfahrzeugs ist. Wenn der
Radvorsatz lösbar
mit einem Basisfahrzeug, z. B. einem Rollstuhl, verbindbar ist,
kann ein Basisfahrzeug besonders einfach mit dem Radvorsatz nachgerüstet werden.
Es kann jedoch auch weiterhin ohne Radvorsatz betrieben werden.
Dies ist bei einem Rollstuhl vorteilhaft. Beispielsweise bei einem Handbike,
also quasi einem Dreirad, ist der Radvorsatz vorzugsweise fester
Bestandteil des Kleinfahrzeugs.
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Vorteilhafterweise
kann ein Adapter zur lösbaren
Befestigung an dem Basisfahrzeug vorgesehen sein. Dabei kann der
Radvorsatz über
einen Adapter mittels Schnellkupplung am Basisfahrzeug (Rollstuhl,
Sitzeinheit) adaptiert werden.
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Wenn
das Rad des Radvorsatzes über
einen Schnellverschluss abnehmbar und montierbar ist, kann das Rad
zur Gewichts- und Größenreduzierung des
Radvorsatzes schnell und einfach demontiert werden.
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Der
Fahrkomfort kann erhöht
werden, wenn ein Feder- oder Dämpfungselement
vorgesehen ist. Das Feder- oder Dämpfungselement kann an der Radbefestigung
vorgesehen sein und beispielsweise zwischen einer Radaufhängung und
der Radbefestigung wirken. Alternativ kann das Feder- oder Dämpfungselement
zwischen der Radbefestigung und dem Rahmen des Radvorsatzes wirken.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann ein Antrieb für das Rad,
insbesondere ein Radnabenmotor, vorgesehen sein, wobei Energiespeicher
oder Energieerzeuger für
den Antrieb an dem Radvorsatz angeordnet sind. Die Energiespeicher,
beispielsweise Batterien oder Akkus, können abnehmbar am Radvorsatz
angeordnet sein. Insbesondere können
am Radvorsatz Halterungskästen für die Energiespeicher
vorgesehen sein. Als Antrieb kommen beispielsweise elektrische Antriebe,
verbrennungsmotorische Antriebe oder Brennstoffzellen in Frage.
Als Energieerzeuger kommen z. B. Generatoren in Frage.
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Weitere
Vorteile ergeben sich, wenn für
das Rad des Radvorsatzes eine Scheibenbremse vorgesehen ist. Wenn
das gelenkte Rad mittels einer Schnellkupplung abnehmbar ist, ist
es weiterhin vorteilhaft, wenn die Bremszange der Scheibenbremse an
einem schwenkbaren oder linear verschiebbaren Befestigungsadapter
montiert ist.
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In
den Rahmen der Erfindung fällt
außerdem ein
Fahrzeug mit einem oben beschriebenen Radvorsatz.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten
zeigt, sowie aus den Ansprüchen.
Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu
verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten
deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale
können
je einzeln für
sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten
der Erfindung verwirklicht sein.
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In
der schematischen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
erste Ansicht eines Radvorsatzes;
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2 eine
zweite Ansicht eines Radvorsatzes.
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In
den 1, 2 ist ein Radvorsatz 10 gezeigt,
der einen Rahmen 11 aufweist, an dem eine Radbefestigung 12 um
eine Lenkachse 13 drehbar angeordnet ist. Ein Rad 14 ist über eine
Radaufhängung 15 an
der Radbefestigung 12 befestigt, die im Wesentlichen neben
dem Rad 14 verläuft.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist ein als Radnabenantrieb ausgebildeter Antrieb 16 vorgesehen, über den
das Rad 14 antreibbar ist. Als Bremse ist eine Scheibenbremse 17 vorgesehen.
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Ein
Lenker 18, der handbetätigbar
ist, ist an einem Lenkerhalter 19 angeordnet und um eine
Lenkerachse 20 drehbar. Es ist zu sehen, dass die Lenkerachse 13 und
die Lenkachse 20 schräg
zueinander verlaufen. Die Lage der Achsen 13, 20 zueinander
ist beliebig. Insbesondere hat die Lage der Lenkachse 20 keinen
Einfluss auf die Lenkbewegung der Radbefestigung 12.
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Über eine
nicht dargestellt Übertragungseinrichtung
ist der Lenker 18 mit der Radbefestigung 12 gekoppelt,
sodass eine am Lenker 18 eingeleitete Lenkbewegung an die
Radbefestigung 12 übertragen werden
kann und das Rad 14 relativ zum Rahmen 11 verschwenkt
werden kann. Der Lenker 18 ist gegenüber der Radbefestigung 12 zu
einen Benutzer hin versetzt angeordnet.
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Der
Lenkerhalter 19 ist gegenüber dem Rahmen 11 schwenkbar
angeordnet. Die als Gasdruckfeder ausgebildete Einrichtung 21 unterstützt die Schwenkbewegung
des Lenkerhalters 19. Insbesondere kann dieser aus der
gezeigten Stellung nach oben verschwenkt werden, sodass ein Benutzer
das Fahrzeug besteigen kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass die
Einrichtung 21 sowohl in der gezeigten unteren Lage als
auch in der nach oben verschwenkten Lage feststellbar ist.
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Halterungskästen 22, 23 dienen
der Aufnahme von Energiespeichern oder Energieerzeugern für den Antrieb 16.
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Der 1 ist
zu entnehmen, dass die Lenkerachse 13 gegenüber der
Vertikalen 24 durch den Radauflagepunkt 25 um
den Winkel α verschwenkt ist.
Der Abstand A gibt den Nachlauf an, also die Entfernung zwischen
dem Schnittpunkt der Lenkachse 13 mit dem Boden und dem
Radauflagepunkt 25.