DE102012019010A1

DE102012019010A1 - Fahrzeug mit Neigetechnikfahrwerk

Info

Publication number: DE102012019010A1
Application number: DE201210019010
Authority: DE
Inventors: Christian Jochum
Original assignee: Hochschule RheinMain
Current assignee: Hochschule RheinMain
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Neigetechnikfahrwerk, mir einem Fahrzeugrahmen, mindestens einem Paar gegenüberliegend Aufhängungen, einer nach oben und unten drehbaren Verbindung zwischen Fahrzeugrahmen und Aufhängung und mindestens einer Kopplung zwischen den gegenüberliegender Aufhängungen, wobei die Koppelung zumindest ein Feder-/Dämpferelement aufweist, und die Kopplung an den Aufhängungen rotierbar angebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Neigetechnikfahrwerk, wobei sich die Fahrzeugneigung beim Durchfahren von Kurven verändert.
Wenn ein Fahrzeug durch eine Kurve fährt, nehmen die dabei wirkenden Kräfte bei einem gegebenen Kurvenradius mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zu. Falls die Kurve nicht überhöht ist, müssen diese Kräfte allein durch das die Kurve durchfahrende Fahrzeug kompensiert werden, bei einspurigen Fahrzeugen, d. h. Fahrzeugen bei den alle Räder hintereinander liegen (z. B. Motorrädern), kann dies durch eine Neigung des Fahrzeugs, das sogenannte „In-die-Kurve-Legen” erfolgen. Bei mehrspurigen Fahrzeugen, d. h. Fahrzeugen mit mindestens einem Paar gegenüberliegender Räder, ist dies nur möglich, wenn die Räder neigbar sind. Da dies in herkömmlichen Fahrzeugen dieser Art üblicherweise nicht der Fall ist, wird das Fahren hier als nicht so sportlich wie mit einem Motorrad empfunden. Um diesen Nachteil zu beseitigen gibt es die Möglichkeit, Fahrzeuge mit einem Neigetechnikfahrwerk zu versehen. Diese Art von Fahrwerken ermöglicht, dass sich auch mehrspurige Fahrzeuge neigen können. Dabei können sich entweder die Räder und/oder der mit ihnen verbundene Fahrzeugrahmen, relativ zur Fahrbahnoberfläche neigen.
Eine Achse ist im Allgemeinen ein Maschinenelement, das zum Tragen und Lagern von drehbaren Bauteilen dient. Dies können zum Beispiel Räder, Rollen oder Lager sein.
Ein normaler Personenkraftwagen weist beispielsweise 2 Paar gegenüberliegender Räder auf. Damit die Räder gemeint die in Fahrtrichtung gesehen nebeneinander liegen. Die beiden Radpaare sind hintereinander angeordnet. Bei einem Fahrzeug wird oft die Aufhängung eines Rades als Achse bezeichnet.
Unter Neigetechnik versteht man eine Technik, bei der die Räder eines Fahrzeuges bei der Durchfahrt von Kurven durch ein aktives oder ein passives Neigeverfahren relativ zur Fahrbahnoberfläche geneigt werden können. Ohne Neigetechnik sind Räder im Allgemeinen senkrecht zur Fahrbahnoberfläche positioniert. Der Neigungswinkel beschreibt die Abweichung von dieser Lage. Er ändert sich bei einem Fahrzeug mit Neigetechnik während einer Kurvendurchfahrt. Er ist zu unterscheiden vom Radsturz welcher den Winkel zwischen den Rädern und dem Fahrgestell beschreibt..
Passives Neigeverfahren heißt dabei, dass die Neigung nur auf Grund der bei der Kurvendurchfahrt wirkenden äußeren Kräfte insbesondere Schwerkraft und Fliehkraft erfolgt, ohne dass ein zusätzlicher interner Aktor (z. B. ein Elektromotor) die Neigung beeinflusst. Wenn hingegen die Einstellung der Neigung teilweise oder vollständig durch einen solchen inneren Aktor erfolgt, spricht man von einem aktiven Neigeverfahren.
Die Veränderung der Neigung der Räder eines Fahrzeuges relativ zur Fahrbahnoberfläche dient zum Ersten zum schnelleren Durchfahren von Kurven. Dies wird häufig auch als bogenschnelles Fahren bezeichnet. Neigetechnik kann aber auch zum Zweiten dazu dienen, bei nicht erhöhten Geschwindigkeiten die Kurvenfahrt angenehmer zu gestalten. Dies wird häufig auch als Komfortneigung bezeichnet.
Die Neigetechnik der Fahrzeuge ist zu unterscheiden von der Überhöhung der Fahrbahn in Kurven.
Es ist aus PCT/DE2005700157 bekannt, dass die Neigung des Fahrzeuges beispielsweise über ein Neigemanagementsystem aktiv z. B. elektrohydraulisch ausgeführt werden kann. Dieser aktive Neigevorgang benötigt jedoch Energie und erhöht somit den Kraftstoffverbrauch.
Aus DE3611417 A1 ist ein Fahrzeug bekannt, dessen Neigetechnik vom Fahrer mit den Füssen gesteuert wird, was nachteilig ist.
In der US Patentschrift US 5.611.555 wird ein Dreirad-Fahrzeug beschrieben, dessen Neigung der Fahrer steuert, indem er ähnlich wie bei einem Zweirad die Schwerkraft auf dem Fahrersitz verlagert.
Bei allen diesen Systemen ist das hohe Gewicht der Neigetechnikvorrichtung von Nachteil, da so nicht das gleiche Fahrgefühl wie bei einem Motorrad erreicht wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden, um so ein Fahrzeug mit geringerem Gewicht und verbessertem Neigeverhalten bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeug mit Neigetechnik gemäß den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele werden im Folgenden beschrieben oder/und sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung beinhaltet ein Fahrzeug mit Neigetechnik, bei dem die Neigungswinkel je eines Paares einander gegenüber liegender Aufhängungen mit einem gemeinsamem Feder-/Dämpferelement, über das diese gegenüber liegenden Aufhängungen miteinander verbunden sind, erfolgt. Die Erfindung braucht damit nur noch ein statt zwei Feder/Dämpferelemente pro Paar gegenüberliegender Aufhängungen, was das Gewicht der Neigetechnikvorrichtung stark reduziert.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug besitzt einen Fahrzeugrahmen. Dieser ist mit einer Aufhängung, beispielsweise für Räder, verbunden. Diese Verbindung ermöglicht eine Drehung nach Unten und Oben. Die Aufhängung ist weiterhin an den Achsen befestigt. Die Aufhängungen werden anschließend unterhalb des Drehpunktes mit dem Fahrzeugrahmen geführt. Um nun eine stabile Form vorzugsweise Trapezform zu erhalten, sind auch die Aufhängungen direkt miteinander gekoppelt. Dies kann auf zweierlei Art geschehen:
Zum ersten kann die Kopplung unterhalb der Drehpunkte des Fahrzeugrahmens mit den Aufhängungen erfolgen. Diese Kopplung weist dabei mindestens ein Feder-/Dämpfungselement auf. Dieses nimmt hierbei Zugkräfte auf. Dieses Feder-/Dämpferelement kann beispielsweise eine einzelne Feder, ein Rohr mit zwei Federn oder ein anderes Bauteil, welches Zugkräfte aufnehmen kann, sein.
Um ein Verkannten zu vermeiden wird die Kopplung an den Aufhängungen rotierbar ausgeführt.
Diese Vorrichtung ermöglicht eine Neigung des Fahrzeuges in Kurven. Die Neigung der gegenüberliegenden Aufhängungen erfolgt dabei passiv. Dadurch kann das Fahrzeug preiswerter gebaut werden. Desweiteren ist diese Lösung, durch ihre einfachere Konstruktion, wesentlich robuster, was gerade bei Fahrten unter ungünstigen Bedingungen (z. B. Sand, Schlamm) und in Gegenden mit schlechter Reparaturinfrastruktur vorteilhaft ist. Wenn sich an den Aufhängungen Räder befinden, ändert sich nur der Winkel zwischen den Rädern und der Fahrbahnoberfläche. Der Winkel zwischen den Rädern und dem Fahrzeugrahmen, der sogenannte Radsturz bleibt hierbei unverändert. Einstellung eines Neigungswinkels erfolgt dabei in einem Winkel von 0° bis 50° bevorzugt sind dabei Winkel von 0° bis 40°
Die Aufhängungen können beispielweise an Rädern, Ketten oder Skiern befestigt sein. Sie sind ein- oder mehrteilig und bestehen beispielsweise aus einem oder mehreren Rohren.
Dadurch dass nur ein gemeinsames Feder-/Dämpferelement pro Paar gegenüberstehender Achsen benötigt wird, ist es möglich, Fahrzeuge mit Neigetechnik leichter und kompakter zu konstruieren, als bei bestehenden Lösungen. So kann ein motorradähnliches Fahrgefühl und durch das geringere Gewicht ein geringerer Kraftstoffverbrauch erreicht werden.
In einer zweiten Ausführungsform kann die Kopplung oberhalb der Drehpunkte des Fahrzeugrahmens mit den Aufhängungen erfolgen. Hierbei weist jede Aufhängung des Paares gegenüberliegender Achsen einen nach oben gerichteten Stab auf. Bevorzugt sind die Stäbe senkrecht zur Fahrbahnoberfläche geneigt. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel zum Fahrzeugrahmen dabei 20° bis 70°. Bevorzugt sind die Stäbe oberhalb des Drehpunktes rotierbar gekoppelt. Diese Kopplung weist dabei mindestens ein Feder-/Dämpfungselement auf. Dieses nimmt hierbei Druckkräfte auf.
Die Stäbe können beispielsweise im Rohr-, Zylinder-, mit Kasten-T-Profil oder doppel T-Profil ausgeführt sein.
In einer dritten Ausführungsform erfolgt die Neigung der gegenüberliegenden Achsen aktiv. Dadurch ist das Fahrzeug komfortabler gebaut werden, da hier die Neigung schnell geschieht und einfach regulierbar ist. Dies kann beispielsweise über eine Hydraulik erfolgen. Vorzugsweise wird die Neigung hier über den Lenkeinschlag gesteuert.
In einer vierten Ausführungsform besitzt das erfindungsgemäße Fahrzeug die Möglichkeit der Neigung sämtlicher Achsen. Das bewirkt, dass keine Verwindungskräfte am Fahrzeug auftreten, was die Stabilität der Fahrlage des Fahrzeugs stark erhöht.
In einer fünften Ausführungsform ist es möglich dass sich das gemeinsame Feder-/Dämpferelement zweier Aufhängungen zwischen zwei fest mit diesen verbundenen Stäben befindet.
In einer sechsten Ausführungsform ist es möglich mehr als einem Paar gegenüberliegende Achsen gegenüber der Fahrbahnoberfläche zu neigen. Dadurch lassen sich auch größere und komfortablere Fahrzeuge mit Neigetechnik realisieren, als wenn sich nur ein Paar gegenüberliegender Achsen neigen lässt.
In einer siebten Ausführungsform besitzt das erfindungsgemäße Fahrzeug die Möglichkeit der Neigung mindestens einer angetriebenen Achse.
In einer achten Ausführungsform besitzt das erfindungsgemäße Fahrzeug die Möglichkeit der Neigung an mindestens einer lenkbaren Achse.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs
2 eine Ansicht des Fahrzeuges in geneigter Position und
3 eine rückwärtige Ansicht des Fahrzeuges einer ersten Ausführungsform
In der nachfolgenden Beschreibung sind weitere Aspekte und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offenbart. Zudem wird auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil derselben bilden, und in denen mittels Veranschaulichung ein oder mehrere Beispiele, bei denen die Erfindung praktiziert werden kann, gezeigt sind, Bezug genommen. Diese Offenbarung der Erfindung soll die Merkmale oder Hauptelemente der Erfindung nicht auf ein spezifisches Ausführungsbeispiel beschränken. Vielmehr können die verschiedenen Elemente, Aspekte und Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen offenbart sind, durch einen Fachmann auf dem Gebiet auf verschiedene Arten kombiniert werden, um einen oder mehrere Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erzielen. Es sei darauf hingewiesen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet werden können, und strukturelle oder logische Veränderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
1 zeigt eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs. Dieses Fahrzeug besitzt als zentrales Element einen Fahrzeugrahmen 10. Mit diesem Rahmen 10 sind die Räder 40, 41, 42, 43 federnd über die drehbare Aufhängung 30, nach oben oder unten drehbar verbunden. Die Aufhängungen 30 bestehen aus Rohren. Jedes Paar gegenüberliegender Aufhängungen mit den daran befestigten Rädern (40, 41 bzw. 42, 43) ist über je ein gemeinsames Feder-/Dämpfungselement (20, 21) gekoppelt. Hierbei sind die Feder-/Dämpfungselement (20, 21) nicht direkt mit dem Fahrstell 10 sondern nur über Hebel (Stäbe 50) mit den Aufhängung 30 verbunden.
Die Steuerung der Fahrrichtung erfolgt in dieser Ausführungsform über einen Lenker 80, und wird über die Lenkstangen 90, 91 vermittelt. Der Fahrer sitzt hierbei auf einem Sattel 100 und die Kraftübertragung erfolgt dabei über die Sattelstütze 110.
2 zeigt eine schematische Ansicht des Fahrzeuges einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in geneigter Position. Hierbei neigt sich das Fahrzeug in Richtung der Räder 41, 42. Die Räder 41, 42 befinden sich in dem hier gezeigten Beispiel auf der Kurveninnenseite. Das Fahrzeug neigt sich also auf die gleiche Art und Weise, wie dies von einspurigen Fahrzeugen (z. B. Motorrädern) bekannt ist. Dabei sind nicht nur alle Räder 40, 41, 42, 43 sondern auch das Fahrwerk 10 geneigt. Das Fahrzeug fährt mit unverändertem Radsturz.
3 zeigt eine schematische rückwärtige Ansicht des Fahrzeuges. Hierbei sind auch die Räder 40, 41 des hinteren Paars gegenüberstehender Aufhängungen über ein Feder-/Dämpfungselement 20 verbunden, welche über die Stäbe 50 ihre Verbindung zum Fahrgestell 10 darstellt.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeugrahmen
20, 21: gemeinsame Feder-/Dämpferelemente
30: Aufhängung
50: Stäbe
40, 41, 42, 43: Räder
80: Lenker
90, 91: Lenkstange
100: Sattel
110: Sattelstütze

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2005700157 [0009]
DE 3611417 A1 [0010]
US 5611555 [0011]

Claims

Fahrzeug mit Neigetechnik dadurch gekennzeichnet, dass es einen Fahrzeugrahmen, mindestens ein Paar gegenüberliegender Aufhängungen, eine nach oben und unten drehbare Verbindung zwischen Fahrzeugrahmen und Aufhängung und mindestens eine Kopplung zwischen den gegenüberliegenden Aufhängungen, wobei die Koppelung zumindest ein Feder-/Dämpferelement aufweist, und die Kopplung an den Aufhängungen rotierbar angebracht ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungseinstellung der Räder einer Achse passiv erfolgt.
Fahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungseinstellung der Räder einer Achse aktiv erfolgt.
Fahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das sich gemeinsame Feder-/Dämpferelement zweier Aufhängung zwischen zwei fest mit diesen verbundenen Stäben befindet.
Fahrzeug nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe eine Neigung 20°...70° von bezogen auf das Fahrgestell ausweisen.
Fahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es Neigetechnik an sämtlichen Achsen aufweist.
Fahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es Neigetechnik an mindestens einer lenkbaren Achse aufweist.
Fahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es einen Neigungswinkels in einem Winkel von 0° bis 50° aufweist.