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Die Erfindung betrifft ein Neigefahrzeug.
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Es ist bei Neigefahrzeugen bekannt, beim Fahren einer Kurve mit dem Neigefahrzeug, eine Schräglage einzunehmen. Dieses ist dadurch bedingt, dass bei einer Kurvenfahrt mit einem Neigefahrzeug negative Zentrifugalkräfte auftreten, die durch die Schräglage kompensiert werden müssen.
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Je höher die Geschwindigkeit ist, mit der das Neigefahrzeug die Kurve durchfährt, desto höher sind die negativen Zentrifugalkräfte und desto höher ist die notwendige Schräglage, um diese zu kompensieren.
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Unter Zentrifugalkraft sind vorliegend alle fahrdynamischen und aerodynamischen Kräfte zu verstehen, die am Neigefahrzeug während der Kurvenfahrt auftreten.
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Hierbei hat es sich als nachteilig herausgestellt, insbesondere wenn das Neigefahrzeug ein Renn-Neigefahrzeug, wie Rennmotorrad, umfasst, dass eine maximal mögliche Kurvengeschwindigkeit begrenzt ist. Die maximal mögliche Kurvengeschwindigkeit hängt unter anderem von einer maximal möglichen Schräglage des Neigefahrzeugs ab, bei der das Neigefahrzeug noch verkehrssicher betreibbar ist.
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Eine Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, ein Neigefahrzeug vorzuschlagen, bei dem der Betrieb des Neigefahrzeugs mit einer erhöhten Kurvengeschwindigkeit ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Neigefahrzeug mit einem im Wesentlichen zwischen einem Vorderrad und einem Hinterrad angeordneten Gehäusekörper und mit mindestens einer Luftführungsvorrichtung, die mindestens eine Luftführungseinheit umfasst, die am oder im Gehäusekörper angeordnet ist und die einen am oder durch den Gehäusekörper verlaufenden Luftführungskanal umfasst, wobei der Luftführungskanal einen Einlass aufweist, der an einer ersten Seite des Gehäusekörpers angeordnet ist und über den Luft in den Luftführungskanal einströmbar ist, und wobei der Luftführungskanal einen Auslass aufweist, der an einer der ersten Seite des Gehäusekörpers gegenüberliegenden zweite Seite des Gehäusekörpers angeordnet ist und über den Luft aus dem Luftführungskanal ausströmbar ist.
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Dadurch, dass das Neigefahrzeug eine Luftführungsvorrichtung umfasst, bei der eine Seite des Gehäusekörpers über den Luftführungskanal mit einer anderen Seite des Gehäusekörpers verbunden ist, kann Fluid, insbesondere Luft, von der ersten Seite des Gehäusekörpers zur zweiten Seite des Gehäusekörpers gelangen.
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Dies erweist sich insbesondere bei Kurvenfahrten als vorteilhaft, bei der der Gehäusekörper profilartig wirkt und einen aerodynamischen Auftrieb erfährt. Bei einer Kurvenfahrt des Neigefahrzeugs ist eine erste Seite des Gehäusekörpers einem Untergrund zugewandt und eine zweite Seite des Gehäusekörpers dem Untergrund abgewandt.
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Hierdurch bedingt kann die erste Seite des Gehäusekörpers mit einer anderen Strömungsgeschwindigkeit umströmt werden, als die zweite Seite des Gehäusekörpers. Strömungsmechanisch bedeutet dieses, dass bei vorherrschendem annähernd gleichen Totaldruck der statische Druckanteil auf der zweiten Seite des Gehäusekörpers geringer ist, als der statische Druckanteil auf der ersten Seite des Gehäusekörpers. Hierdurch stellt sich eine Strömung durch den Luftführungskanal von der ersten Seite des Gehäusekörpers in Richtung zweite Seite des Gehäusekörpers ein, wobei die Luft über den Auslass freistrahlartig aus dem Auslass austritt. Durch den Freistrahl wirkt auf den Gehäusekörper, insbesondere auf das Neigefahrzeug, ein Impuls, der der Zentrifugalkraft zumindest anteilig entgegenwirkt.
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Der Totaldruck setzt sich zusammen aus der Summe von statischem Druck und dynamischem Druck. Der Totaldruck ist auf der ersten Seite des Gehäusekörpers kann dem Totaldruck auf der zweiten Seite des Gehäusekörpers entsprechen.
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Wenn das Neigefahrzeug auf einer Seite der Fahrbahn zugeneigt ist, entsteht in der Regel eine unsymmetrische Strömung um den Körper. Hierdurch können Ablösungen der Strömung auf der freiströmenden Seite des Neigefahrzeugs erfolgen. Auf der Fahrbahnseite liegt die Strömung in der Regel an, weil sie durch Fahrbahn und Neigefahrzeug „gequetscht“ ist.
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Hierdurch bedingt können Unterschiede im Totaldruck beider Seiten vorliegen.
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Dadurch, dass das Neigefahrzeug die Luftführungsvorrichtung umfasst, durch die mit einem Freistrahl ein Impuls entgegen der Zentrifugalkraft erzeugbar ist, kann der Fahrer des Neigefahrzeugs, der bei der Kurvenfahrt wirkenden Zentrifugalkraft mit einer geringeren Schräglage begegnen. Hierdurch sind Kurvenfahrten mit erhöhten Geschwindigkeiten ermöglicht.
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Wenn sich das Neigefahrzeug in einer Geradeausfahrt befindet, werden die ersten Seite des Gehäusekörpers und die zweite Seite des Gehäusekörpers mit einer gleichen Umströmungsgeschwindigkeit umströmt, so dass sich im Luftführungskanal keine Fluidströmung, insbesondere Luftströmung, einstellt.
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Unter „im Wesentlichen zwischen einem Vorderrad und einem Hinterrad angeordneten Gehäusekörper“ wird verstanden, dass der Gehäusekörper überlappungsfrei bezüglich einer Längsachse des Neigefahrzeugs zum Vorderrad und/oder zum Hinterrad angeordnet ist oder dass der Gehäusekörper bezüglich der Längsachse des Neigefahrzeugs das Vorderrad und/oder das Hinterrad in Gänze oder abschnittsweise überlappt.
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Unter einem Neigefahrzeug werden Fahrräder, Motorräder oder motorradähnliche Kraftfahrzeuge, wie Motorroller, insbesondere zwei-, drei- oder vierrädrige Motorroller, Scooter, neigbare Trikes, Quads oder Dergleichen verstanden.
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Unter Zentrifugalkraft sind vorliegend alle fahrdynamischen und aerodynamischen Kräfte zu verstehen, die am Neigefahrzeug während der Kurvenfahrt auftreten.
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Die aus dem Auslass ausströmende Luft strömt entlang einer Hauptströmrichtung aus dem Auslass. Hierbei umfasst der der Zentrifugalkraft entgegenwirkende Anteil einen horizontal verlaufenden Anteil der Hauptströmrichtung.
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Der horizontal verlaufende Anteil der Hauptströmrichtung lässt sich erhöhen, wenn der Luftführungskanal und/oder der Auslass eine Kontur umfasst, durch die ein über den Einlass in den Luftführungskanal einfließende Luft zum Ausströmen aus dem Auslass in eine Hauptströmrichtung umlenkbar ist, die schräg zur Oberfläche der zweiten Seite des Gehäusekörpers verläuft und insbesondere in Richtung eines Untergrunds gerichtet ist.
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Wenn sich das Neigefahrzeug in einer Kurvenfahrt befindet, ist solchenfalls die Hauptströmrichtung parallel oder schräg zu einer Horizontalen verlaufend ausgerichtet und die der Zentrifugalkraft entgegenwirkende Impulskraft der aus dem Auslass austretenden Luft maximal.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass Einlass und Auslass bezüglich einer Fahrzeuglängsachse auf derselben Höhe liegen. Solchenfalls können Einlass, Auslass und Luftführungskanal im Wesentlichen parallel zu einer Querachse des Neigefahrzeugs verlaufen. Aufgrund der Strömungsverhältnisse ist es auch denkbar, dass sich der Auslass vor dem Einlass entlang der Längsachse befinden kann. Ferner ist es denkbar, dass sich Ein- und Auslass auf der gleichen Seite bzgl. der Mittelachse des Neigefahrzeuges befinden.
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Um Strömungsverluste innerhalb des Luftführungskanals zu vermeiden, insbesondere durch Strömungsumlenkung, erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Einlass und der Auslass der Luftführungseinheit bezüglich einer Fahrzeuglängsachse versetzt zueinander angeordnet sind, insbesondere, wenn der Einlass zu dem Vorderrad einen geringeren Abstand umfasst, als der Auslass.
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Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Einlass und der Auslass der Luftführungseinheit bezüglich einer Fahrzeughochachse versetzt zueinander angeordnet sind.
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Hierdurch ist es ermöglicht, Einlass und Auslass an einer Stelle des Gehäusekörpers anzuordnen, der bei Betrieb des Neigefahrzeugs nicht durch einen Nutzer des Neigefahrzeugs verdeckt ist.
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Darüber hinaus ist es solchenfalls ermöglicht, die aus dem Auslass in einem Freistrahl austretende Luft an einer Stelle des Neigefahrzeugs zu positionieren, bei der kein oder nur ein geringes, die Stabilität des Neigefahrzeugs beeinflussendes, Moment entsteht.
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Reibungs- und Umlenkungsverluste innerhalb des Luftführungskanals lassen sich weiter reduzieren, wenn der Luftführungskanal einen bogenförmigen Verlauf umfasst.
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Um die Strömungsgeschwindigkeit, mit der die Luft aus dem Auslass freistrahlartig auf der zweiten Seite des Gehäusekörpers austritt, zu erhöhen, erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Luftführungskanal einen Querschnitt umfasst, der sich zwischen Einlass und Auslass, vom Einlass in Richtung Auslass hin verkleinert.
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Der Einlass kann beispielsweise einen Querschnitt umfassen, der 5000 mm2 umfasst. Der Auslass kann einen Querschnitt von 1000-2000 mm2 umfassen.
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Zur Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit am Auslass kann die Bernoulli-Gleichung von Einlass in Richtung Auslass Anwendung finden. Hierbei ist die Massen-, bzw. Volumenerhaltung, zu berücksichtigen. Mit sich verjüngendem Querschnitt ist solchenfalls die Austrittsgeschwindigkeit am Auslass erhöht.
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Die Austrittsgeschwindigkeit der Luft am Auslass lässt sich weiter erhöhen, wenn der Auslass eine düsenartige Kontur umfasst.
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Darüber hinaus sind Ausführungsformen des Neigefahrzeugs denkbar, bei denen der Einlass eine eine äußere Oberfläche des Gehäusekörpers stufenlos fortsetzende Öffnung umfasst oder bei denen der Einlass ein trichterartiges Einlassmittel umfasst, das über die äußere Oberfläche des Gehäusekörpers hervorragt.
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Wenn der Einlass eine eine äußere Oberfläche des Gehäusekörpers stufenlos fortsetzende Öffnung umfasst, wird eine das Neigefahrzeug umströmende Strömung nicht oder nur gering beeinflusst. Darüber hinaus ist ein Nutzer des Neigefahrzeugs solchenfalls beim Sitzen auf dem Neigefahrzeug nicht behindert.
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Wenn der Einlass ein trichterartiges Einlassmittel umfasst, das über die äußere Oberfläche des Gehäusekörpers hervorragt, lässt sich ein durch den Luftführungskanal transportierter Massenstrom weiter erhöhen.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Neigefahrzeug lediglich eine einzige Luftführungsvorrichtung umfasst. Diese ist insbesondere bei Kurvenfahrten um eine Linkskurve sowohl als auch bei einer Rechtskurve einsetzbar, wenn der Luftführungskanal im Wesentlichen parallel zu einer Querachse des Neigefahrzeugs erstreckt ist.
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Um jedoch individuell verbessert sowohl in einer Linkskurve als auch in einer Rechtskurve den wirkenden Zentrifugalkräften entgegenwirken zu können, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Luftführungsvorrichtungen mindestens zwei Luftführungseinheiten umfasst, die bezüglich einer durch Fahrzeughochachse und Fahrzeuglängsachse verlaufenden Symmetrieebene spiegelsymmetrisch zueinander verlaufend angeordnet sind.
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Wenn die Luftführungsvorrichtung des Neigefahrzeugs mindestens zwei Luftführungseinheiten umfasst, kann bei Ausführungsformen des Neigefahrzeugs vorgesehen sein, dass die mindestens zwei Luftführungseinheiten mit ihren Luftführungskanälen einander kreuzen oder dass die mindestens zwei Luftführungseinheiten bezüglich Ihrer Luftführungskanäle beabstandet zueinander verlaufen.
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Wenn die mindestens zwei Luftführungseinheiten mit ihren Luftführungskanälen aneinander kreuzen, kann die Luftführungsvorrichtung kompakt und platzreduziert im oder am Gehäusekörper angeordnet werden. Wenn die mindestens zwei Luftführungseinheiten bezüglich ihrer Luftführungskanäle beabstandet zueinander verlaufen, ist eine Beeinflussung beim Strömen vom Einlass zum Auslass durch den jeweils anderen Luftführungskanal reduziert.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Neigefahrzeugs.
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In der Zeichnung zeigt:
- 1 Eine schematische geschnittene Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des Neigefahrzeugs.
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Die Figur zeigt ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 versehenes Neigefahrzeug. Dieses umfasst ein Vorderrad 4 sowie ein Hinterrad 6. Zwischen Vorderrad 4 und Hinterrad 6 ist ein Gehäusekörper 8 des Neigefahrzeugs 2 angeordnet.
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Darüber hinaus umfasst das Neigefahrzeug 2 eine Luftführungsvorrichtung 10, die bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Luftführungseinheiten 12 umfasst. Die Luftführungseinheiten 12 umfassen jeweils einen Luftführungskanal 14 mit jeweils einem Einlass 16 und einem Auslass 18.
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Der Einlass 16 ist jeweils an einer jeweils ersten Seite des Gehäusekörpers 8 angeordnet. Durch den jeweiligen Einlass 16 ist Luft durch den Luftführungskanal 14 einströmbar. Die Auslässe 18 sind jeweils auf einer der ersten Seite des Gehäusekörpers 8 gegenüberliegenden zweiten Seite des Gehäusekörpers 8 angeordnet. Über die Auslässe 18 ist jeweils Luft aus dem Luftführungskanal 14 ausströmbar.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen Einlässe 16 bezüglich einer Fahrzeuglängsachse 20 versetzt zu den dazugehörigen Auslässen 18 angeordnet. Die Einlässe 16 umfassen hierbei zu dem Vorderrad 4 einen geringeren Abstand als die Auslässe 18.
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Die Luftführungskanäle 14 umfassen einen bogenförmigen Verlauf. Darüber hinaus umfassen die in 1 gezeigten Luftführungskanäle 14 jeweils eine Kontur, die sich vom Einlass 16 in Richtung Auslass 18 hin verkleinert.
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Darüber hinaus sind die Einlässe 16 derart ausgebildet, dass diese über die äußere Oberfläche des Gehäusekörpers 8 hervorragen.
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Die Luftführungseinheiten 12 der Luftführungsvorrichtung 10 sind bezüglich der Fahrzeuglängsachse 20 spiegelsymmetrisch zueinander verlaufend angeordnet.
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Im Folgenden wird kurz die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Neigefahrzeugs 2 beschrieben:
- Beim Geradeausfahren des Neigefahrzeugs 2 wird der Gehäusekörper 8 beidseitig durch Umgebungsluft mit gleicher Richtung und Geschwindigkeit umströmt. Die Luftführungsvorrichtung 10 ist solchenfalls ohne Funktion, bzw. der technische Effekt der Luftführungsvorrichtung 10 hebt sich durch die beiden Luftführungseinheiten 12 auf.
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Bei einer Kurvenfahrt des Neigefahrzeugs 2 stellen sich auf den beiden Seiten des Gehäusekörpers 8 unterschiedliche Umströmungsgeschwindigkeiten ein. Der Gehäusekörper 8 ist solchenfalls umströmt und hat tragprofilartige Eigenschaften. Auf einer ersten Seite des Gehäusekörpers 8, die bei der Kurvenfahrt einem Untergrund am nächsten ist, ist solchenfalls die Umströmungsgeschwindigkeit bezüglich der gegenüberliegenden Seite, die dem Untergrund abgewandt ist, reduziert.
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Der statische Druck auf der ersten Seite des Gehäusekörpers 8 ist bezüglich des statischen Drucks auf der zweiten Seite des Gehäusekörpers 8 erhöht. Solchenfalls wird die Luftführungseinheit 12 der Luftführungsvorrichtung 10, die ihren Einlass 16 auf der ersten Seite, also der Seite, die dem Untergrund zugewandt ist, aufgrund des Druckunterschieds zwischen erster Seite und zweiter Seite, mit Luft durchströmt.
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Innerhalb des Luftführungskanals 14 wird solchenfalls die Luft umgelenkt und freistrahlartig aus dem Auslass 18 ausgeblasen. Der hierdurch entstehende Schub wirkt zumindest anteilig, nämlich mit seinem Bewegungsvektor parallel zu einer Horizontalen, der Zentrifugalkraft entgegen.
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Beim Wechsel des Neigefahrzeugs 2 von einer Kurvenfahrt mit einer ersten Drehrichtung hin zu einer Kurvenfahrt mit einer entgegengesetzten Drehrichtung, ist solchenfalls die gegenüberliegende Luftführungseinheit 12 aktiv.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung, können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination in der Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen im Rahmen des Schutzumfangs der nachfolgenden Ansprüche wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Neigefahrzeug
- 4
- Vorderrad
- 6
- Hinterrad
- 8
- Gehäusekörper
- 10
- Luftführungsvorrichtung
- 12
- Luftführungseinheit
- 14
- Luftführungskanal
- 16
- Einlass
- 18
- Auslass
- 20
- Fahrzeuglängsachse
