DE19728150A1 - Fahrzeug mit drei Rädern - Google Patents

Description

Zweiräder haben als einspurige Fahrzeuge gegenüber Drei- und Vierrädern bei Kurvenfahrt den Vorteil, daß sie sich gegen die Fliehkraft in die Kurve legen können. Anders als bei mehrspurigen Fahrzeugen wird durch den so möglichen Kräfteausgleich von Flieh- und Gewichtskraft die Sicherheit beim Kurvenfahren erheblich verbessert. Dafür ist bei Zweirädern das Balancieren beim Langsamfahren ein schwieriger. Die Mitnahmemöglichkeiten für Kinder und Gepäck sind zudem durch die vorherrschende Bauweise mit Vorderradlenkung und Hinterradantrieb sowie durch die begrenzte Standfestigkeit auch bei der Ausrüstung mit Parkstützen begrenzt und mit dem Risiko des Sturzes bzw. Umfallens verbunden. Die Mitnahme von Kindern und Gepäck in einem separaten Anhänger bedingt ein erhebliches Mehrgewicht. Der Abstand von Fahrradfahrer/in und Kindern bei Anhängerbenutzung erschwert die Kommunikation, und um die Fahrsicherheit vieler Anhänger ist es auch nicht zum Besten bestellt (vgl. Stiftung Warentest Heft 7/95, S. 74ff). Zudem ist bekannt, daß die in Anhängern mitgenommenen Kinder bei Stadtfahrten durch ihre niedrige Sitzposition eine sehr viel stärker schad­ stoffbelastete Luft einatmen als in üblicher Kindersitzhöhe bei Fahrrädern. Starre Dreiräder sind gegenüber Zweirädern mit Parkstütze sehr viel standfester, das Langsamfahren und das Anfahren erfordern nahezu keinen Aufwand beim Balancieren. Dafür kann eine befriedigende - wenn auch gegenüber Zweirädern dennoch immer ungünstigere - Kippsicherheit bei Kurvenfahrt nur durch einen niedrigen Schwerpunkt und/oder eine breite Spur an der zweispurigen Achse erzielt werden. Beides hat gravierende Nachteile: Eine niedrige Sitzposition bringt die Gefahr mit sich, übersehen zu werden, und die eigene Übersicht im Verkehrsgeschehen leidet erheblich. Eine breite Bauweise verunmöglicht in vielen Fällen die Nutzung von Fahrradwegen und verringert die Flexibilität im Verkehr (vgl. aktiv radfahren 2/96, S. 25).

Es gibt bereits Dreiräder mit Neigetechnik unterschiedlicher Ausführung. Die eine Gruppe sind sogenannte Kurvenneiger oder auch "Knicklenker" (vgl. z. B. EP 0321 171 A2/3) mit einer zwangsweisen Koppelung von Lenkeinschlag und Neigung des Fahrzeugs - eine problematische Eigenschaft: So kann eine langsam gefahrene Kurve mit engem Radius durch eine unangemessene Neigung ebenso eine Sturzgefahr mit sich bringen wie eine schnell gefahrene Kurve mit großem Radius mit einer im Verhältnis zur Fliehkraft unzureichenden Neigung. Knicklenker mit Frontantrieb haben den Vorteil einer kurzen Kette, aber den Nachteil, daß bei Kurvenfahrt auch "um die Kurve getreten" werden muß, wobei die Beine des Fahrers i der Fahrerin gegenüber dem Oberkörper abgeknickt werden müssen. Werden zudem, auch bei Geradeausfahrt, die Füße von den Pedalen auch nur angehoben, besteht unmittelbare Sturzgefahr. Die andere Gruppe von Kurvenneigern verfügt bereits über ein Neigungsgelenk, das ein vom Kurveneinschlag unabhängiges Balancieren ermöglicht (vgl. z. B. DE 32 26 361 C2). Diese Fahrzeuge werden aber ausschließlich mit Frontlenkung und in der Regel zudem mit Hinterradantrieb beschrieben. Dies hat unter anderem die Folge, daß für diese Konstruktionen z. T. sehr aufwendige Trägheitsdämpfer und manuell beeinflußbare Gelenksperren erfunden wurden, um Standsicherheit und Fahrstabilität bei niedrigen Geschwin­ digkeiten zu gewährleisten sowie Lastwechselreaktionen zu entschärfen, wie sie beispielsweise bei sich verändernden Kurvenradien auftreten können (vgl. z. B. DE 32 14 930 A1).

Fahrzeuge mit Hinterradlenkung stellen die absolute Ausnahme dar und waren Anfang 1996 bei Fahrrädern überhaupt nicht auf dem Markt vertreten (vgl. z. B. das jährlich erscheinende Fachbuch für Spezialfahrräder, die Encycleopedia 1996). Eine Hinterradlenkung bei Dreirädern gilt bisher als außerordentlich problematisch, insbesondere in Verbindung mit einem Nachlauf an den gelenkten Rädern, der wie bei vorderradgelenkten Rädern für einen guten Geradeauslauf sorgt. Der Lenkeinschlag bei Kurvenfahrt bewirkt in einem solchen Fall, daß das Fahrzeug ei­ nen Impuls in Richtung Kurvenäußeres erhält. Die Wirkung der Fliehkraft wird so verstärkt, und das Fahrzeug wird "nervös" und ist in der verstärkten Gefahr, über das kurvenäußere Rad abzukippen. Ohne Nachlauf kommen die gelenkten Räder aber bei höheren Geschwindigkeiten - auch bei Einsatz von Lenkungsdämpfern und auch bei minimalen Lenkbewegungen bei Geradeausfahrt - unweigerlich in ein die Fahrstabilität erheblich beeinträchtigendes Flattern.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Kurvensicherheit und schmale Bauweise von Zweirädern mit der Standfestigkeit, Transportkapazität und Sicherheit beim Langsam- sowie Anfahren zu kombinieren, wie sie bei muskel- und/oder fremdkraftbetriebenen Landfahrzeugen bisher ausschließlich bei Drei- und Vierrädern für möglich gehalten wurden. In Verbindung damit sollen die Fahrstabilität und der gute Geradeauslauf eines vorderradgelenkten Dreirads mit Nachlauf auch an einem hinterradgelenkten Fahrrad mit drei Rädern ermöglicht werden.

Dieses Problem wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein sehr kompaktes, fahrsicheres und vielseitig nutzbares Dreirad gebaut werden kann, das sich wie ein Zweirad gegen die Fliehkraft in die Kurve legen kann, ohne die Vorteile einer mehrspurigen Konstruktion einzubüßen. Das Dreirad kann so schmal ausgeführt werden, daß es in der maximalen Breite nicht oder nur sehr geringfügig über den von Zweirädern vorgegebenen Rahmen hinausragt. Die Ausführung mit Frontantrieb ermöglicht eine nutzenoptimierte Bauweise insbesondere bei Liegerädern, d. h. bei Fahrrädern, bei denen das Tretlager gegenüber dem Sitz erheblich nach vorn verlagert ist: Der Frontantrieb kommt mit einer sehr kurzen Kette aus, und der nicht durch die Kettenführung begrenzte Raum - etwa unter dem Sitz und zwischen den Hinterrädern - kann für Gepäckunterbringungsmöglichkeiten genutzt werden. Durch die Hinterradlenkung werden Antriebseinflüsse in der Lenkung ebenso vermieden wie kräfteverzehrende Einrichtungen wie Differentiale und Gelenkwellen.

Im Stand und bei Langsamfahrt reduziert die Federbelastung des Gelenks nach An­ spruch 1 wirksam den Aufwand beim Balancieren. Langsame und enge Kurven kön­ nen ohne oder mit nur geringer Neigung gefahren werden. Beim Schnellfahren in Kurven oder bei plötzlichen Hindernissen kann wie bei Zweirädern üblich balanciert werden. Die Neigungstechnik bewirkt beim Kurvenfahren eine Verteilung des Anpreßdrucks auf beide Räder der zweispurigen Achse, während bei starren Konstruktionen ohne Neigetechnik das kurvenäußere Rad einseitig be- und das kur­ veninnere Rad entlastet wird - mit dem Effekt, daß das Fahrzeug aus der Kurve getragen wird. Eine gegenüber kurvensicheren Dreirädern üblicher Bauart ohne Sicherheitsverlust mögliche, erhöhte Sitzposition sorgt für gute Übersicht im Ver­ kehr. Kinder können, wie bei konventionellen Zweirädern üblich, direkt hinter dem Fahrersitz auf eigenen Kindersitzen sicher transportiert werden.

Ein wesentlicher, mit der Erfindung verbundener Vorteile besteht darin, daß erstmals eine - im Sinne der oben beschriebenen, nutzenoptimierten Bauweise vorteilhafte - Hinterradlenkung eingesetzt werden kann, ohne daß die bisher bekannten Nachteile einer solchen Konstruktion auftreten: Durch das Gelenk fällt die bei hinterradgelenkten und starren Dreirädern mit Nachlauf üblicherweise auftretende Wirkungsverstärkung der Fliehkraft nicht an, da sich das Fahrzeug wie ein Zweirad in die Kurve legen kann. Durch die Schräglage entsteht eine Art Pseudo-Zwei­ radeffekt: Zwischen den Hinterrädern "wandert", je nach Kurvenlage, ein theoretischer Aufstandspunkt. Verändert sich nun durch einen Lenkeinschlag dieser theoretische Punkt, bleibt er - bei einer praxisgerechten Ausführung der Konstruktion - doch innerhalb des durch die beiden realen Hinterräder begrenzten Bereichs. Die durch den Lenkeinschlag mögliche Störung des Gleichgewichts von Flieh- und Gewichtskraft kann durch eine - durch das Gleichgewichtsgefühl des Fahrers/der Fahrerin bestimmte - Korrektur der frei wählbaren Schräglage jederzeit dynamisch ausgeglichen werden. Dadurch wird volle Lenkbarkeit bei gleichzeitiger Fahrstabilität möglich.

Die mit den Hinterrädern gekoppelte Lenkeinheit hat in diesem Zusammenhang den Vorzug, daß die Lenkstange zum Abstützen als Balancierhilfe genutzt werden kann, da sie sich - ebenso wie die Hinterachse - nicht mit dem vorderen Teil des Fahrzeugs in die Kurve legt. Die Vorteile dieser Bauweise zeigen sich beim sehr ein­ fachen Balancieren bei langsamer Fahrt und im Stand ebenso wie bei schneller Kurvenfahrt, wo - zur Unterstützung der Balanciertätigkeit durch Gewichtsverlagerung - die Neigung feinfühlig durch Abstützen am Lenker dosiert werden kann. Da neben der bei Zweirädern üblichen Körpergewichtsverlagerung zusätzlich die volle Armkraft zum Balancieren zur Verfügung steht, ist auch eine asymmetrische Beladung der Gepäckfläche hinter dem Fahrersitz ohne Schwierigkeiten beim Fahren möglich - etwa, wenn bei zwei nebeneinander angebrachten Kindersitzen nur ein Sitz besetzt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 und 3 dargestellt. Die Weiterbildung nach Anspruch 2 - der Einbau einer Feststellbremse an den Hinterrädern - sichert das Fahrzeug nicht nur gegen Wegrollen im Stand. Ebenso wichtig ist, daß dadurch die Neigetechnik blockiert wird. Die Funktion des Neigungsgelenks nach Anspruch 1 ist - da das Gelenk selbstverständlich oberhalb der Aufstandsfläche der Räder angebracht sein muß - nämlich aus geometrischen Gründen daran gekoppelt, daß die Hinterräder frei drehbar sind bzw. sich über den Boden bewegen (z. B. rutschen) können. Sind sie bei aktivierter Parkbremse im Stand blockiert, ist das beschriebene Fahrzeug - falls der Untergrund zumindest ein Mindestmaß an Haftung für die Reifen bietet - daher ein starres und standfestes Dreirad - ein großer Vorteil insbesondere bei der Mitnahme von Kindern und Gepäck. Die zweispurige Hinterachse sorgt in diesem Zusammenhang für die nötige Standfestigkeit.

Anspruch 3 - ein rechter Winkel zwischen Neigungsgelenk und Lenkungsgelenk - bewirkt (abgesehen von einem verhältnismäßig schwachem, passiven Mitlenkeffekt bei der Neigung des Fahrzeugs) eine weitgehende Entkoppelung von Lenk- und Balancieraktivität der Fahrerin/des Fahrers. Bei einseitigem Überfahren von Bodenwellen entsteht nicht automatisch ein lästiger Kurveneinschlag. Durch die unabhängige Neigung der Hinterachse gegenüber dem restlichen Fahrzeug wird bei Bodenunebenheiten auch das Abheben eines Rades bzw. das seitliche Abkippen des Fahrers/der Fahrerin vermieden. Langsame Kurven können auch bei engem Radius aufrecht ohne Seitenneigung durchfahren werden. Schnelle Kurven mit weitem Radius sind dagegen ohne Probleme mit einer "rennradmäßigen" Kurvenlage durchfahrbar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs von hinten, ohne daß das Fahrzeug geneigt ist,

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs von hinten bei Kurvenfahrt mit Seitenneigung,

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs beim Überfahren von Hindernissen ohne Lenkeinschlag.

Die Ausführung mit Frontantrieb ermöglicht eine nutzenoptimierte Bauweise insbesondere bei Liegerädern, d. h. bei muskelbetriebenen Fahrzeugen, bei denen das Tretlager gegenüber dem Sitz erheblich nach vorn verlagert ist (vgl. Fig. 1): Der Frontantrieb (1) kommt mit einer sehr kurzen Kette aus, und der nicht durch die Kettenführung begrenzte Raum - etwa unter dem Sitz und zwischen den Hinterrädern - kann für Gepäckunterbringungsmöglichkeiten genutzt werden. Durch die gelenkten Hinterräder (2) werden Antriebseinflüsse in der Lenkung ebenso vermieden wie kräfteverzehrende Einrichtungen wie Differentiale und Gelenkwellen.

Ein rechter Winkel zwischen Neigungsgelenk (3) und Lenkungsgelenk (4) - bewirkt (abgesehen von einem verhältnismäßig schwachem, passiven Mitlenkeffekt bei der Neigung des Fahrzeugs) eine weitgehende Entkoppelung von Lenk- und Balancieraktivität der Fahrerin/des Fahrers. Seitenneigung ohne Lenkeinschlag ist daher ebenso möglich wie Lenkeinschlag ohne Neigung oder eine frei wählbare Kombination von Seitenneigung und Lenkeinschlag. Durch diese Auslegung entsteht bei einseitigem Überfahren von Bodenwellen nicht automatisch ein lästiger Lenkeinschlag. Durch die unabhängige Neigung der Hinterachse gegenüber dem restlichen Fahrzeug wird bei Bodenunebenheiten auch das Abheben eines Rades bzw. das seitliche Abkippen des Fahrers/der Fahrerin vermieden (vgl. Fig. 4). Langsame Kurven können auch bei engem Radius aufrecht ohne Seitenneigung durchfahren werden. Schnelle Kurven mit beliebigem Radius sind dagegen ohne Probleme mit einer "rennradmäßigen" Kurvenlage durchfahrbar (Fig. 3). Im Stand und bei Langsamfahrt reduziert die Federbelastung des Gelenks (3) den Aufwand beim Balancieren.

Die Neigungstechnik bewirkt beim Kurvenfahren eine Verteilung des Anpreßdrucks auf beide Räder der zweispurigen Achse, während bei starren Konstruktionen ohne Neigetechnik das kurvenäußere Rad einseitig be- und das kurveninnere Rad entlastet wird - mit dem Effekt, daß das Fahrzeug aus der Kurve getragen wird. Eine gegenüber kurvensicheren Dreirädern üblicher Bauart ohne Sicherheitsverlust mögliche, erhöhte Sitzposition (vgl. Fig. 1) sorgt für gute Übersicht im Verkehr. Kinder können, wie bei konventionellen Zweirädern üblich, direkt hinter dem Fahrersitz auf eigenen Kindersitzen sicher transportiert werden.

Ein wesentlicher, mit der Erfindung verbundener Vorteil besteht darin, daß eine - im Sinne der oben beschriebenen, nutzenoptimierten Bauweise vorteilhafte - Hinterradlenkung eingesetzt werden kann, ohne daß die bisher bekannten Nachteile einer solchen Konstruktion auftreten: Durch das Gelenk (3) fällt die bei hinterrad­ gelenkten und starren Dreirädern mit Nachlauf üblicherweise auftretende Wirkungs­ verstärkung der Fliehkraft nicht an, da sich das Fahrzeug wie ein Zweirad in die Kurve legen kann. Durch die Schräglage entsteht eine Art Pseudo-Zweiradeffekt: Zwischen den Hinterrädern "wandert", je nach Kurvenlage, ein theoretischer Aufstandspunkt (5). Verändert sich nun durch einen Lenkeinschlag und/oder eine Änderung der Seitenneigung dieser theoretische Punkt, bleibt er - bei einer praxisgerechten Ausführung der Konstruktion - doch innerhalb des durch die beiden realen Hinterräder begrenzten Bereichs. Die durch den Lenkeinschlag mögliche Störung des Gleichgewichts von Flieh- und Gewichtskraft kann durch eine - durch das Gleichgewichtsgefühl des Fahrers/der Fahrerin bestimmte - Korrektur der frei wählbaren Schräglage jederzeit dynamisch ausgeglichen werden. Dadurch wird volle Lenkbarkeit bei gleichzeitiger Fahrstabilität möglich.

Die mit den Hinterrädern gekoppelte Lenkeinheit hat den entscheidenden Vorzug, daß die Lenkstange (6) zum Abstützen als Balancierhilfe genutzt werden kann, da sie sich - ebenso wie die Hinterachse - nicht mit dem vorderen Teil des Fahrzeugs in die Kurve legt. Die Vorteile dieser Bauweise zeigen sich beim sehr einfachen Balancieren bei langsamer Fahrt und im Stand ebenso wie bei schneller Kurvenfahrt, wo - zur Unterstützung der Balanciertätigkeit durch Gewichtsverlagerung - die Neigung feinfühlig durch Abstützen am Lenker dosiert werden kann. Da neben der bei Zweirädern üblichen Körpergewichtsverlagerung zusätzlich die volle Armkraft zum Balancieren zur Verfügung steht, ist auch eine asymmetrische Beladung der Gepäckfläche hinter dem Fahrersitz ohne Schwierigkeiten beim Fahren möglich - etwa, wenn bei zwei nebeneinander angebrachten Kindersitzen nur ein Platz besetzt ist.

Die Funktion des Neigungsgelenks (3) ist - da das Gelenk oberhalb der Aufstandsfläche der Räder angebracht sein muß -aus geometrischen Gründen daran gekoppelt, daß die Hinterräder frei drehbar sind bzw. sich über den Boden bewegen (z. B. rutschen) können. Sind sie bei aktivierter Parkbremse im Stand (und bei festem, nicht rutschigem Untergrund) blockiert, ist das beschriebene Fahrzeug daher ein starres und standfestes Dreirad - ein großer Vorteil insbesondere bei der Mitnahme von Kindern und Gepäck. Die zweispurige Hinterachse sorgt bei dieser Auslegung für die nötige Kippsicherheit im Stand.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein sehr kompaktes, fahrsicheres und vielseitig nutzbares Dreirad gebaut werden kann, das sich wie ein Zweirad gegen die Fliehkraft in die Kurve legen kann (Fig. 3), ohne die Vorteile einer mehrspurigen Konstruktion einzubüßen. Das Dreirad kann dabei so schmal ausgeführt werden, daß es in der maximalen Breite nicht oder nur sehr geringfügig über den von Zweirädern vorgegebenen Rahmen hinausragt.

Claims (3)

1. Schienenloses, mit Muskelkraft oder Fremdkraft betriebenes Fahrzeug mit drei Rädern, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug Frontantrieb hat (Abb. 1, 1), über gelenkte und mit einem Nachlauf versehene Hinterräder verfügt (Abb. 12) sowie über ein federbelastetes Gelenk (Abb. 1, 3), durch das der zweispurige, mit der Lenkeinheit verbundene Hinterbau mit dem Vorderteil des Fahrzeugs verbunden ist.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die gelenkte Achse über eine Feststellbremse verfügt.

3. Fahrzeug nach Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk nach Anspruch 1 (3) im rechten Winkel zur Lenkungsachse (4) steht.