DE19734849A1 - Lenkungssteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkungsvorrichtung insbesondere für muskelkraftbetriebene Fahrzeuge mit vorzugsweise drei Rädern, von denen zwei gegenüberliegende Räder mit der Lenkungsvorrichtung verbunden sind, die einen Übertragungsmechanismus zwischen den lenkbaren Rädern und einem Lenker aufweist.

Solche Fahrzeuge weisen üblicherweise eine Hornlenker-Steuerung auf, wobei ein Hornlenker unterhalb des Sitzbereiches des Fahrers angeordnet ist. Durch diese Anbringung des Lenkers ist nur ein begrenzter Lenkausschlag möglich, der über den Übertragungsmechanismus auf die lenkbaren Räder übertragen wird.

Weiterhin ist nachteilig bei einer solchen Steuerung, daß sich diese bei schneller Fahrt trotz normal eingestelltem Nachlauf der gesteuerten Räder nervös und flattrig verhält. Die Fahrsicherheit ist durch diese direkte Steuerung bei einem Dreirad stark herabgesetzt. Insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten ab etwa 25 km pro Stunde wirkt sich diese direkte Lenkung nachteilig aus und beeinträchtigt, wie bereits vorher erwähnt, die Fahrsicherheit. Bei geringen Geschwindigkeiten und beim Rangieren ist dagegen nachteilig, daß nur ein verhältnismäßig geringer Einschlagwinkel der Räder möglich ist, wodurch der minimale Wende-Radius des Dreirades mehrere Meter beträgt und somit nur eine geringe Wendigkeit vorhanden ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lenkungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einerseits bei vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten ein ruhiges Steuern ermöglicht und einen guten Geradeauslauf ergibt und die andererseits bei geringen Geschwindigkeiten große Lenkeinschläge ermöglicht und damit die Wendigkeit verbessert.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der Übertragungsmechanismus der Lenkungsvorrichtung eine nichtlineare, progressive Übertragungscharakteristik aufweist, mittels der bei zunehmendem Lenkausschlag, ausgehend von der Geradeaus- oder Neutrallage, eine überproportionale Zunahme der Radausschläge vorhanden ist.

Durch diese wird erreicht, daß um die Geradeaus- oder Neutrallage herum vergleichsweise große Ausschläge mit dem Lenker nur geringe Lenkausschläge der Räder bewirken. Dadurch wird gerade bei höheren Geschwindigkeiten ein guter Geradeauslauf erreicht und die Fahrsicherheit wesentlich verbessert. Durch die überproportionale Zunahme der Radausschläge bezogen auf den Lenkerausschlag erreicht man andererseits auch, daß trotz des nur geringen, möglichen Lenker-Ausschlages die Lenkräder auch für einen engen Kurvenradius genügend Ausschlag haben. Damit lassen sich dann Kurvenradien von bis zu ca. 1,20 Meter realisieren.

Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf folgenden Erkenntnissen: Ausgehend vom relativ geringen Bewegungs-Spielraum des Hornlenkers (maximal ca. ± 35° End-Ausschlag wegen des darüberliegenden begrenzenden Sitzes) bildet dieser um seine Lager-Achse herum einen Kreis für eine mögliche Lagerung (Lenkhebel) der Spurstange oder der Spurstangen. Dieser Kreis ist normalerweise verantwortlich für die Linearität der Übertragung. Um diese Linearität der Steuerung in eine überproportionale Zunahme zu übersetzen, gibt es mindestens zwei Übertragungsmöglichkeiten:
Anstelle des Kreises eine Ellipse gemäß Unteranspruch 3 einzusetzen, so daß der Lenkhebel in Lenkungs-Neutrallage einen kleineren wirksamen Hebelarm als in einer gegenüber der Neutrallage ausgelenkten Lage, zum Beispiel der Endstellung des Lenkungs-Einschlages, aufweist.

Andererseits besteht die Möglichkeit, gemäß Unteranspruch 9 mittels einer Langloch-Führung den kreisförmigen Verlauf des Lenkhebels in einen ovalen oder auch beliebigen, nichtlinearen Weg, vorzugsweise in eine überproportionale Zunahme des Lenk-Ausschlages, zu übersetzen.

Mit solchen, nichtlinearen Lenkhebeln können die in Neutrallage und Lenkungs-Ausschlags- Lage unterschiedlichen Übertragungs-Verhältnisse erreicht werden.

Der Vorteil, der sich aus diesen Konstruktionen ergibt, ist der, daß im Bereich der Geradeaus- oder Neutrallage somit der kleine Hebelarm zur Verfügung steht, so daß eine unterproportionale Übertragung der Bewegung zwischen Lenker und den lenkbaren Rädern vorhanden ist. Durch diese Untersetzung ergibt sich bei schneller Fahrt ein wesentlich ruhigeres Fahrverhalten. Mit zunehmendem Lenkausschlag wird auch der wirksame Hebelarm des Lenkhebels größer, so daß dann auch zunehmend der Radausschlag entsprechend größer wird. In der Praxis hat es sich gezeigt, daß für den Maximal-Ausschlag eine Bewegungs-Übersetzung von 1 zu 1,5 vorteilhaft ist. Dies entspricht einer Verringerung um bis zu einem Drittel des mit einer linearen Steuerung erreichbarem Wenderadius.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht eines Dreirades mit erfindungsgemäßer Lenkung,

Fig. 2 eine Seiten-Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Fahrzeuges,

Fig. 3 eine Ausführungsform einer Lenkungs-Übertragung mittels Ellipse und Seilzug,

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform einer Lenkungs-Übertragungsmittels Ellipse, Kette und Steuerritzel,

Fig. 5 eine Ausführungsform einer Lenkungs-Übertragung mittels doppelter Langloch-Führung,

Fig. 6 eine Ausführungsform einer Lenkungs-Übertragung mittels V-förmigem Langloch.

Ein in Fig. 1 und 2 gezeigtes Dreirad weist ein Fahrgestell mit drei Rädern auf, wobei die beiden Vorderräder als lenkbare Räder und das Hinterrad als Antriebsrad ausgebildet sind.

Das Fahrzeug wird mittels (hydraulischen) Vorderrad-Scheiben-Bremsen 15 und Hinterrad- Trommelbremsen abgebremst, wie schon von Zweirädern her bekannt.

Die Vorderräder 1 sind einseitig am Querträger 2 - welcher auch in V-Form 2a und 2b geteilt ausgeführt sein kann - aufgehängt und mit dem Hauptrohr 3 des Rohr-Rahmens verbunden. Das Hinterrad 4 ist in üblicher Zweirad-Aufhängung ausgeführt, die hier nicht näher erläutert wird. Darüber befindet sich ein von Zweirädern her bekannter Gepäckträger 5.

Der Antrieb erfolgt mittels vorn am Hauptrohr liegender Pedale 6 über eine Zug-Kette 7 auf das Antriebs-Ritzel des Hinterrades 4, welches eine beliebige, übliche Zweirad-Gangschaltung (Naben- oder Kettenschaltung) aufweist. Die Zug-Kette 7 ist normalerweise durch ein oder zwei Umlenkrollen 8 umgelenkt, um eine Führung unter dem gefederten Sitz 9 hindurch zu ermöglichen.

Die Steuerung der Vorderräder 1 erfolgt entweder durch eine Steuersäule mit Lenkstange vor dem Sitz (hier nicht näher beschrieben) oder durch einen ergonomischeren Hornlenker 20, welcher unter dem Sitz 9 hindurchgeführt ist.

Die Übertragung der Lenkbewegung des Hornlenkers 20 geschieht mittels des Lenkgestänges, d. h., entweder direkt mittels Anlenkhebel 33a, b auf die Spurstangen 34a, b über die Schwenkachsen 38a, b auf die Vorderräder 1 oder, wie in den Fig. 3 bis 6 dargestellt, über eine Übertragungs-Mechanik zur nichtlinearen Übertragung. Der maximal mögliche Ausschlag des Hornlenkers 21 wird durch die aus ergonomischen Gründen notwendige Position des Sitzes 9 auf einen Winkel von ca. ± 40° begrenzt. Dadurch ergibt sich die Notwendigkeit einer effektiveren Ausnutzung des vorhandenen, relativ geringen Maximal-Ausschlages des Hornlenkers, wie in Fig. 3-6 gezeigten Ausführungen näher beschrieben.

Die in Fig. 1 und Fig. 2 gestrichelt dargestellte Überdachung 10 ist schwenkbar hinter dem Sitz 9 auf dem Überdachungs-Schwenklager 11 gelagert und als Wind- und Wetterschutz vorgesehen. Ein elektrischer Antrieb 12 mit Batterie- bzw. Akku-Pufferung 13 ist wahlweise vorgesehen, um mit einem in die Überdachung integrierten Solarzellen-Paneel 14 das Dreirad zu einem Solarmobil zu ergänzen.

In Fig. 3 markiert der Pfeil Pf. 1 die Fahrtrichtung des ausschnittweise gezeigten Fahrzeuges.

Der Hornlenker 20 ist mit der Steuer-Ellipse 22 fest verbunden und über das Hornlenker-Lager 27 schwenkbar am Hauptrohr 3 des Rohr-Rahmens befestigt. Der an der Steuer-Ellipse 22 über die Befestigungs-Schraube 28 befestigte Seilzug 29 überträgt den Steuerungs-Ausschlag über die beiden Umlenkrollen 31a und 31b auf die Spurstange 34 mittels Seil-Spann-Schrauben 35a und 35b. Die Spurstange steuert die Spurstangen-Hebel 37a und 37b über die Spurstangen-Lager 36a und 36b an. Die Spurstangen-Hebel, fest verbunden mit den Achsschenkeln 38a und 38b, übertragen die Lenkbewegungen über die Schwenkachsen/Rad-Aufhängung 38a und 38b auf die Vorderräder 1a und 1b.

In Fig. 4 markiert der Pfeil Pf. 1 die Fahrtrichtung des ausschnittweise gezeigten Fahrzeuges.

Der Hornlenker 20 ist mit der Steuer-Ellipse 22 fest verbunden und über das Hornlenker-Lager 27 schwenkbar am Hauptrohr 3 des Rahmens befestigt. Die an der Steuer-Ellipse 22 über die Befestigungs-Schraube 28 befestigte Kette 30 ist umlaufend um das Steuerritzel 32 und die Steuer-Ellipse 22 verlegt. Die an diesem Steuerritzel 32 fest verankerten Anlenkhebel 33a und 33b übertragen die Lenk-Ausschläge auf die Spurstangen 34a und 34b. Die Spurstangen steuern die Spurstangen-Hebel 37a und 37b über die Spurstangen-Lager 36a und 36b an. Die Spurstangen-Hebel, fest verbunden mit den Achsschenkeln 38a und 38b, übertragen die Lenkbewegungen über die Schwenkachsen/Rad-Aufhängung 38a und 38b auf die Vorderräder 1a und 1b.

In Fig. 5 markiert der Pfeil Pf. 1 die Fahrtrichtung des ausschnittweise gezeigten Fahrzeuges. Die Langloch-Führung 26 ist mit dem Hornlenker 20 fest verbunden und über das Hornlenker- Lager 27 schwenkbar am Hauptrohr 3 des Rahmens befestigt. Die Langloch-Steuer-Ellipse 23 ist ihrerseits am Hauptrohr 3 des Rohrrahmens fest verankert. Zwei Führungs-Zapfen 25a und 25b übertragen den durch die Langloch-Steuer-Ellipse 23 und der Langloch-Führung 26 bewirkten nichtproportionalen Ausschlag auf die Spurstangen 34a und 34b. Die Spurstangen steuern die Spurstangen-Hebel 37a und 37b über die Spurstangen-Lager 36a und 36b an. Die Spurstangen-Hebel, fest verbunden mit den Achsschenkeln 38a und 38b, übertragen die Lenkbewegungen über die Schwenkachsen/Rad-Aufhängung 38a und 38b auf die Vorderräder 1a und 1b.

In Fig. 6 markiert der Pfeil Pf. 1 die Fahrtrichtung des ausschnittweise gezeigten Fahrzeuges. Der Führungs-Zapfen 25 ist mit dem Hornlenker 20 fest verbunden und über das Hornlenker- Lager 27 schwenkbar am Hauptrohr 3 des Rohr-Rahmens gelagert. Die V-Langloch-Steuer- Platte 24 ist auch, unabhängig vom Hornlenker, drehbar auf dem Hornlenker-Lager 27 befestigt. Somit wird der Steuerungs-Ausschlag vom Führungs-Zapfen 25 überproportional durch die V- Langlöcher über die V-Langloch-Platte auf die dort gelagerten Spurstangen 34a und 34b übertragen. Die Spurstangen steuern die Spurstangen-Hebel 37a und 37b über die Spurstangen- Lager 36a und 36b an. Die Spurstangen-Hebel, fest verbunden mit den Achsschenkeln 38a und 38b, übertragen die Lenkbewegungen über die Schwenkachsen/Rad-Aufhängung 38a und 38b auf die Vorderräder 1a und 1b.

Bezugszeichenliste

1

a, b Vorderräder

2

(a, b) Querträger

3

Hauptrohr, Rohr-Rahmen

4

Hinterrad

5

Gepäckträger

6

Pedale

7

Zug-Kette

8

Ketten-Umlenk-Rollen

9

Sitz

10

Überdachung

11

Überdachungs-Schwenklager

12

elektrischer Antrieb (Reibrollen-Antrieb)

13

Batterie/Akku

14

a, b Solarzellen

15

Radnabe mit Scheibenbremse

16-19

-
Pf. 1 Fahrtrichtung

20

Hornlenker

21

maximaler Ausschlag des Lenkers

22

Steuer-Ellipse

23

Langloch-Steuer-Ellipse

24

V-Langloch-Steuer-Platte

25

a, b Führungs-Zapfen

26

Langloch-Führung

27

Hornlenker-Lager

28

Befestigungs-Schraube

29

Seilzug

30

Kette, umlaufend

31

a, b Umlenk-Rollen

32

Steuerritzel

33

a, b Anlenkhebel/Anlenkachse

34

a, b Spurstange

35

a, b Seil-Spann-Schrauben

36

a, b Spurstangen-Lager

37

a, b Spurstangen-Hebel

38

a, b Achsschenkel

39

a, b Schwenkachsen/Rad-Aufhängung

Claims (10)

1. Lenkungsvorrichtung insbesondere für muskelkraftbetriebene Fahrzeuge mit vorzugsweise drei Rädern, von denen zwei gegenüberliegende Räder mit der Lenkungsvorrichtung verbunden sind, die einen Übertragungsmechanismus zwischen den lenkbaren Rädern und einem Lenker aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsmechanismus der Lenkungsvorrichtung eine nichtlineare, progressive Übertragungscharakteristik aufweist, mittels der bei zunehmendem Lenkausschlag, ausgehend von der Geradeaus- oder Neutrallage, eine überproportionale Zunahme der Radausschläge vorhanden ist.

2. Lenkungsvorrichtung, deren Übertragungseinrichtung zur Übertragung der Lenkerbewegung auf die Räder Zugmittel aufweist, die ausgehend von einem mit dem Lenker verbundenen Lenkhebel oder dergleichen Antriebselement, mit einem Lenkgestänge verbunden sind, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkhebel von dem Zugmittel zumindest teilweise umschlungen ist, daß dessen Zugmittelauflage eine zum Drehpunkt des Lenkhebels punktsymmetrische und von einem Kreis abweichende Umrißform hat und daß der Lenkhebel in Lenkungs-Neutrallage einen kleineren wirksamen Hebelarm als in einer gegenüber der Neutrallage ausgelenkten Lage aufweist.

3. Lenkungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkhebel für die Zugmittelauflage eine elliptische Umrißform aufweist und daß der wirksame Hebelarm in Lenkungs-Neutrallage im wesentlichen durch die Nebenachse der Ellipse gebildet ist.

4. Lenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zugmittel ein den Lenkhebel vorzugsweise umschlingendes Seil vorgesehen ist, das in einem in jeder Auslenklage am Lenkhebel aufliegenden Bereich mit dem Lenkhebel verbunden ist.

5. Lenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel mit seinen vom Lenkhebel ausgehenden, etwa parallel geführten Abschnitten über eine Umlenkvorrichtung in etwa entgegengesetzte Richtungen geführt und mit den Enden an der Spurstange oder dergleichen Steuerelement befestigt sind.

6. Lenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zugmittel zur Lenkungsübertragung Spannmittel zum Straffen vorgesehen sind, insbesondere bei einem Seilzug als Zugmittel an dessen freien Enden Spannelemente zur Einstellung des Lenkungs-Spieles.

7. Lenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Zugmittel eine den Lenkhebel oder dergleichen Antriebselement umschlingende Kette vorgesehen ist und daß der Lenkhebel zumindest in einem in jeder Auslenklage an der Kette anliegenden Bereich einen in die Kette eingreifenden Vorsprung oder einen Befestigungs-Punkt, wie etwa eine Schraube oder dergleichen, aufweist.

8. Lenkungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Lenkhebel in Antriebsverbindung stehende Kette ein Ritzel antreibt, das drehfest mit einem Anlenkhebel verbunden ist, welcher Anlenkhebel mit den freien Enden einer geteilten Spurstange verbunden ist.

9. Lenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsmechanismus der Lenkungsvorrichtung für eine nichtlineare, progressive Übertragungscharakteristik ein Hebelgetriebe mit einer Langloch-Übersetzung aufweist.

10. Lenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtlineare, progressive Übertragungscharakteristik eine exponentielle Übertragungscharakteristik vorgesehen ist.