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Die vorliegende Erfindung betrifft ein einspuriges Fahrzeug mit einer Fahrwerksverstellvorrichtung, wobei eine Karosseriestruktur über eine Radführung, die mindestens ein vorwiegend in Fahrzeuglängsrichtung gerichtetes Radführungselement aufweist, mit einem Rad verbunden ist, wobei die karosserieseitige Anbindung des Radführungselements eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Schwenkachse ausbildet, um die das Radführungselement bei einer Relativverschiebung des Rades zur Karosseriestruktur verschwenkt.
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Derartige Fahrzeuge sind im allgemeinen Sprachgebrauch auch als Kraftrad (kurz: Krad), Motorrad, Motorroller oder Pedelec bekannt. Im allgemeinen Fahrzeugbau geht der Trend in Richtung einer fortschreitenden Einführung von aktiven Fahrwerkssystemen, wobei sich einspurige Fahrzeuge aufgrund des geringen zur Verfügung stehenden Bauraums diesbezüglich als sehr schwierig erweisen.
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Die
US 4179135 A1 offenbart ein einspuriges Fahrzeug, dessen Vorderradführung über mindestens ein in Längsrichtung des Fahrzeuges ausgerichtetes Radführungselement (Längslenker) gewährleistet ist. Karosserieseitig liegen die Befestigungspunkte der Längslenker in einer horizontalen Ebene und bilden deren Schwenkachsen. Ein Lenkimpuls wird über den Lenker und ein mit dem Lenker in direkter Verbindung stehendes Gelenk oder einen Spurstangenaktor an die Lenksäule übertragen. Die radführende Gabel rotiert somit um die Achse der Lenksäule.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein einspuriges Fahrzeug mit einer Fahrwerksverstellvorrichtung, die eine Beeinflussung des Nickverhaltens und/oder der Aufbauhöhe des einspurigen Fahrzeugs ermöglicht, bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein einspuriges Fahrzeug, insbesondere ein Motorrad, mit einer Fahrwerksverstellvorrichtung, wobei eine Karosseriestruktur über eine Radführung, die mindestens ein vorwiegend in Fahrzeuglängsrichtung gerichtetes Radführungselement aufweist, mit einem Rad verbunden ist, wobei die karosserieseitige Anbindung des Radführungselements eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Schwenkachse ausbildet, um die das Radführungselement bei einer Relativverschiebung des Rades zur Karosseriestruktur verschwenkt und wobei die Fahrwerksverstellvorrichtung als Teil der Radführung einen karosseriefest angeordneten und fremdkraftbetätigten Drehaktuator aufweist, dessen Drehachse parallel oder koaxial zur Schwenkachse des Radführungselements verläuft, und der abtriebsseitig direkt oder indirekt mit dem Radführungselement verbunden ist.
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Indem der Drehaktuator der Fahrwerksverstellvorrichtung direkt oder indirekt in die parallel oder koaxial zu seiner Drehachse liegende Schwenkachse des Radführungselements abtreibt, kann am Fahrzeug eine statische oder dynamische Niveauverstellung vorgenommen werden. Das Radführungselement kann eine Gabel mit zwei parallel in Fahrzeuglängsrichtung weisenden Streben oder eine Schwinge mit nur einer solchen Strebe sein. Die Fahrwerksverstellvorrichtung kann am Vorderrad und/oder am Hinterrad vorgesehen sein. Am Hinterrad kann sie einen Beladungsausgleich vornehmen, so dass das Gewicht eines Sozius oder das von Gepäck sich nicht in einer Absenkung der Aufbauhöhe an dieser Achse niederschlägt. Am Vorderrad verhindert sie das Eintauchen des Fahrzeugs beim Bremsen, also das sogenannte Nicken. An beiden Rädern kann die Aufbauhöhe insgesamt abgesenkt oder angehoben werden bzw. gezielt Einfluss auf die Fahrdynamik des Fahrzeugs genommen werden. Neben der Fahrwerksverstellvorrichtung und dem Radführungselement weist die Radführung selbstverständlich noch weitere Bestandteile, beispielsweise Feder und Dämpfer auf, die jedoch nicht im Fokus der vorliegenden Erfindung stehen und deshalb unerwähnt bleiben sollen. Der Fachmann wird diese bei der Ausführung des Fahrzeugs jedoch entsprechend seines Fachwissens einbeziehen.
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In einer bevorzugten Ausführung weist der Drehaktuator für die Fremdkraftbetätigung einen elektrischen Stellmotor auf. Ein elektrischer Stellmotor baut vergleichsweise kompakt und kann aus einer meist ohnehin im Fahrzeug vorhandenen Batterie bzw. einem Akkumulator mit elektrischer Energie gespeist werden. Im Gegensatz zu beispielsweise hydraulischen Systemen ist das Gewicht und der Bauraumbedarf deutlich geringer, was bei einspurigen Fahrzeugen essentiell ist.
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In einer bevorzugten Ausführung treibt der elektrische Stellmotor direkt oder indirekt, insbesondere über eine Getriebestufe, ganz bevorzugt über eine Untersetzungsgetriebestufe, auf eine Drehstabanordnung ab. Der direkte Abtrieb des Stellmotors auf die Drehstabanordnung hat einen geringen Bauraumbedarf, jedoch ist das zur Verfügung stehende Drehmoment des Stellmotors ein Begrenzungsfaktor. Ein guter Kompromiss ergibt sich durch die Zwischenschaltung einer Getriebestufe, beispielsweise eines sogenannten Harmonic-Drive-Getriebes, wodurch die Anordnung zwar etwas ausladender baut, aber deutlich mehr Drehmoment in die Drehstabanordnung eingebracht werden kann. Die Drehstabanordnung kann einen oder mehrere miteinander in Verbindung stehende Drehstäbe aufweisen, die das Drehmoment des Stellmotors auf das Radführungselement übertragen. Die Drehstabanordnung übernimmt gleichzeitig die schwingungstechnische Entkopplung des Stellmotors von den hochfrequenten Schwingungen des Radführungselements aus der Fahrbahnanregung.
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In einer bevorzugten Ausführung besteht die Drehstabanordnung aus einem Drehrohr und einem koaxial und innerhalb des Drehrohrs angeordneten Drehstab, wobei das Drehrohr einerseits mit dem elektrischen Stellmotor und andererseits drehfest mit dem Drehstab verbunden ist, der wiederum auf das Radführungselement abtreibt. Dieser geschachtelte Aufbau erlaubt eine große wirksame Länge des Drehstabs bei vergleichsweise kompakten Außenmaßen.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Drehstabanordnung koaxial zu der Schwenkachse des Radführungselements angeordnet. Die Drehstabanordnung bildet somit einen Teil der Achslagerung des Radführungselements und kann sein Drehmoment direkt in die Schwenkachse des Radführungselements einleiten.
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In einer bevorzugten Ausführung sind zumindest der elektrische Stellmotor und die Drehstabanordnung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, wobei das Gehäuse mit der Karosseriestruktur fest verbunden ist. Das gemeinsame Gehäuse hält Schmutz und Feuchtigkeit von den darin untergebrachten Komponenten fern und sichert gleichzeitig die vorgesehene Anordnung der Komponenten zueinander. So ist beispielsweise die Drehstabanordnung mittels Kugellagern in dem Gehäuse gelagert.
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In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Fahrwerksverstellvorrichtung eine Steuereinheit, die den Betrieb des Drehaktuators regelt. Die Steuereinheit bezieht Eingangsdaten von Sensoren des Fahrzeugs, insbesondere Sensoren aus dem Fahrwerk des Fahrzeugs, und verarbeitet diese nach festgelegten Algorithmen zu Steuerbefehlen für die Ansteuerung des Stellmotors.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Darin zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines als Motorrad ausgebildeten einspurigen Fahrzeugs mit Fahrwerksverstellvorrichtungen;
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2 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Fahrwerksverstellvorrichtung;
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3 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Fahrwerksverstellvorrichtung.
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Gemäß der 1 hat ein einspuriges Fahrzeug 1 zwei hintereinander angeordnete Räder 5, die mit jeweils einer Radführung 14 an einer gemeinsamen Karosseriestruktur 3 angeordnet sind. Die Radführungen 14 haben, neben anderen Komponenten wie Feder und Dämpfer, jeweils ein in Fahrzeuglängsrichtung FL ausgerichtetes Radführungselement 4, das durch seine karosserieseitigen Anbindung eine in Fahrzeugquerrichtung FQ verlaufende Schwenkachse S ausbildet, um die es bei einer Relativbewegung von Karosseriestruktur 3 zum jeweiligen Rad 5 verschwenkbar ist. Das Radführungselement 4 ist jeweils mit einer Fahrwerksverstellvorrichtung 2 der Radführung 14 gekoppelt. Die Fahrwerksverstellvorrichtung 2 umfasst einen Drehaktuator 6, die auf eine Drehstabanordnung 8 abtreibt, und eine Steuereinheit 13 zur Regelung des Betriebes des Drehaktuators 6. Der Drehaktuator 6 und die Drehstabanordnung 8 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 12 angeordnet, das fest mit der Karosseriestruktur 3 verbunden ist. Die Drehachse D des Drehaktuators 6 fällt vorliegend mit der Schwenkachse S des Radführungselements 4 zusammen.
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Gemäß der 2 hat eine erste Ausführungsform der Fahrwerksverstellvorrichtung 2 ein Gehäuse 12, das fest mit einer Karosseriestruktur 3 verbunden ist. In dem Gehäuse 12 befindet sich ein elektronischer Stellmotor 7, dessen Drehachse D achsparallel zu einer Schwenkachse S eines Radführungselements 4 verläuft. Beide Achsen D und S sind in Fahrzeugquerrichtung FQ ausgerichtet. Der Stellmotor 7 steht über eine Getriebestufe 11 mit einem Drehrohr 9 einer Drehstabanordnung 8 in Wirkverbindung. Das Drehrohr 9 ist am anderen Ende drehfest mit einem Drehstab 10 der Drehstabanordnung 8 gekoppelt, wobei der Drehstab 10 koaxial innerhalb des Drehrohrs 9 verläuft. Der Drehstab 10 treibt wiederum am anderen Ende auf das drehfest mit ihm verbundene Radführungselement 4 ab. Das Radführungselement 4 weist im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung FL und lagert das Rad 5 drehbar. Eine Steuereinheit 13 regelt die Betätigung des Stellmotors 7 entsprechend.
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Gemäß der 3 hat eine zweite Ausführungsform der Fahrwerksverstellvorrichtung 2 ein Gehäuse 12, das fest mit einer Karosseriestruktur 3 verbunden ist. In dem Gehäuse 12 befindet sich ein elektronischer Stellmotor 7, dessen Drehachse D koaxial zu einer Schwenkachse S eines Radführungselements 4 verläuft. Beide Achsen D und S sind in Fahrzeugquerrichtung FQ ausgerichtet. Der Stellmotor 7 steht über eine als Harmonic-Drive-Getriebe ausgebildete Getriebestufe 11 mit einem Drehrohr 9 einer Drehstabanordnung 8 in Wirkverbindung, wobei das Drehrohr 9 die Getriebestufe 11 und den Stellmotor 7 durchdringt. Das Drehrohr 9 ist am anderen Ende drehfest mit einem Drehstab 10 der Drehstabanordnung 8 gekoppelt, wobei der Drehstab 10 koaxial innerhalb des Drehrohrs 9 verläuft. Der Drehstab 10 treibt wiederum am anderen Ende auf das drehfest mit ihm verbundene Radführungselement 4 ab. Das Radführungselement 4 weist im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung FL und lagert das Rad 5 drehbar. Eine Steuereinheit 13 regelt die Betätigung des Stellmotors 7 entsprechend.
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Bezugszeichenliste
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- FL
- Fahrzeuglängsrichtung
- FQ
- Fahrzeugquerrichtung
- FH
- Fahrzeughochrichtung
- D
- Drehachse
- S
- Schwenkachse
- 1
- Fahrzeug
- 2
- Fahrwerksverstellvorrichtung
- 3
- Karosseriestruktur
- 4
- Radführungselement
- 5
- Rad
- 6
- Drehaktuator
- 7
- Stellmotor
- 8
- Drehstabanordnung
- 9
- Drehrohr
- 10
- Drehstab
- 11
- Getriebestufe
- 12
- Gehäuse
- 13
- Steuereinheit
- 14
- Radführung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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