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Die Erfindung betrifft ein Personenfahrzeug für eine bis zwei Personen.
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Am Markt existiert eine Vielzahl an Beförderungsmöglichkeiten, welche an unterschiedliche Zielgruppen gerichtet sind. Insbesondere in Ballungszentren, aber auch in kleineren Ortschaften, wo die zurückgelegten Strecken kürzer sind, besteht der Bedarf, möglichst sicher, günstig, ressourcensparend und schnell zum gewünschten Ziel zu kommen, ohne die Parksituation unnötig zu belasten oder zur Bildung von Staus beizutragen. Dabei ist es besonders wichtig, ein auf diese Funktionen reduziertes Fahrzeug mit möglichst niedrigen Kosten herzustellen, bei welchem der Fahrspaß mindestens so hoch ist wie bei vergleichbaren bereits verfügbaren Fahrzeugen.
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Lösungen in dieser Richtung gibt es bereits auf dem Markt, wie beispielsweise der Renault Twizzy, den BMW CLEVER, den BMW C1 oder diverse Elektroroller unterschiedlicher Hersteller. Außerdem gibt es weitere Konzeptstudien wie von Toyota i-Road. Den meisten dieser Lösungen ist es gemein, dass sie nur einige der o. g. geforderten Vorteile anbieten und für die gestellte Aufgabe überentwickelt sind.
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Eine weitere Lösung wird in der US Patentschrift
US7850180 dargestellt. In dieser wird ein Dreirad-Fahrzeug mit einer Neigetechnik präsentiert, welche mit der Beinkraft kontrolliert wird, und mittels eines zusätzlichen Lenkers gelenkt wird. Nachteilig bei dieser Lösung ist die Komplexität der Aufhängung der Vorderräder, welche die Kosten und den notwendigen Wartungsaufwand des Fahrzeugs erhöht, wie auch die Notwendigkeit, einen zusätzlichen, separat steuerbaren Lenker vorzusehen. Außerdem bietet sich das Fahrzeug schlecht an, sämtliche oben genannten Anforderungen zu erfüllen.
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Aufgabe der folgenden Erfindung ist es, ein günstiges, stabiles und hiermit sicheres Personenfahrzeug für bis zu zwei Personen zu schaffen, welches einfach und intuitiv gelenkt wird, ein hohes Maß an Fahrspaß anbietet, eine überdurchschnittlich gute Übersicht auf die Verkehrslage bietet, einen geringen „Footprint” aufweist, um Vorteile beim Parken zu bieten und die Parkproblematik zu entspannen, bzw. Stausituationen leichter zu umgehen, und einen geringen Energieaufwand für die Fortbewegung erfordert.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Dabei beinhaltet das Fahrzeug
- – mindestens einen Antrieb;
- – mindestens einen Energiespeicher;
- – eine selbsttragende Karosserie;
• welche Karosserie bei Abbiegevorgängen abschnittsweise oder vollständig neigbar ist;
• in welcher sich der Fahrzeugführer in einer Vorzugsweise aufrechten Position befindet,
- • welche Karosserie eine vorder- und eine Hinterachse aufweist;
- • wobei eine dieser Achsen, genannt lenkende Achse, sich innerhalb eines Lenkmoduls befindet, welches Lenkmodul
– über zwei koaxial zueinander angeordnete Räder verfügt und
– über mindestens eine weitere, zu der lenkenden Achse senkrecht stehende, Lenkachse mit der Karosserie verbunden ist;
- • wobei die Drehung des Lenkmoduls um die o. g. Lenkachse in Bezug auf die Karosserie durch die Ausübung einer Muskelkraft seitens des Fahrers stattfindet
- • und diese Bewegung des Lenkmoduls gleichzeitig zu einer stabilen Neigeposition der Karosserie zuzüglich Fahrer in Bezug auf die Fahrbahn führt.
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Das Fahrzeug weist eine lenkbare bzw. lenkende Achse sowie ein Lenkmodul und ein daran schwenkbar gekoppeltes Tragmodul auf. Das Tragmodul ist vorzugsweise mit dem Antrieb und/oder einem oder mehreren Sitzen ausgeführt. In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst das Tragmodul die Karosserie oder ist durch die Karosserie ausgebildet. Alternativ kann das Tragmodul auch ein Rahmen oder eine Tragstruktur sein, an oder auf der die Karosserie fixiert ist. Durch die drehgelenkige Verbindung zwischen dem Lenkmodul und dem Tragmodul kann bei einer Kurvenfahrt und Beibehaltung der Parallelität der lenkenden Achse zur Fahrbahnoberfläche das Tragmodul in Bezug zur Fahrbahnoberfläche geneigt werden, so dass in einfacher Weise den bei der Kurvenfahrt auftretenden Fliehkräften entgegengewirkt wird.
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Bei einer lenkenden Vorderachse ist es zusätzlich vorteilhaft, wenn die Lenkachse vorzugsweise in Fahrtrichtung geneigt ist.
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Bei einer lenkenden Hinterachse ist es vorteilhaft, wenn die Lenkachse vorzugsweise entgegen der Fahrtrichtung geneigt ist.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die lenkende Achse in einem separaten Lenkmodul untergebracht wird. Dieses Lenkmodul ist ferner über die Lenkachse mit der Hauptkarosserie des erfindungsgemäßen Fahrzeugs verbunden. Dabei weist das Lenkmodul eine geringere räumliche Ausdehnung als die Fahrzeugkarosserie.
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Vorzugsweise ist dabei das Lenkmodul über mindestens eine weitere, zu der lenkenden Achse senkrecht verlaufende Lenkachse mit der Karosserie verbunden. Die Drehung des Lenkmoduls um die Lenkachse sollte vorzugsweise durch die Ausübung von Muskelkraft einer Bedienperson bzw. eines Fahrers ausführbar sein.
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Beide lenkende Räder können jeweils über eine starre Achse innerhalb des Lenkmodulsaufgenommen werden. In diesem Fall sind beide Räder vorwiegend axial zueinander und zur lenkenden Achse angebracht, es sei denn, die weisen noch zusätzliche Radspur/Radsturz, welche für eine definierte Abweichung von der Axialität sorgen.
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Denkbar ist es ebenfalls, die lenkenden Räder durch eine Art Parallelogramm derart gelenkig im Lenkmodul aufzunehmen, dass sie eine seitliche Kippbewegung relativ zur lenkenden Achse vollziehen können, bzw. eine Schräglage zur Fahrbahn einnehmen können. Dabei bleiben sie weitgehend parallel zueinander, es sei denn, sie werden zusätzlich mit Radspur/Radsturz aufgehängt.
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Zusätzlich ist es möglich, die Lenkräder gefedert und gedämpft innerhalb des Lenkmoduls aufzuhängen. In diesem Fall können die einzelnen Achsen beider Lenkräder aufgrund der Federung aus der Axialität zueinander abweichen.
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Außerdem ist es denkbar, das Lenkmodul mittels eines weiteren Kardangelenks an die Karosserie anzubinden, welches Kardangelenk über die Lenkachse mit dem Lenkmodul verbunden ist, und über eine weitere Achse (Nickachse) mit der Karosserie drehbar gelagert wird.
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Möglich ist es ebenfalls, dass das Kardangelenk über die Lenkachse mit der Karosserie verbunden ist und über die weitere Achse (Nickachse) mit dem Lenkmodul verbunden ist.
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Dabei ist die weitere Achse (Nickachse) parallel zur lenkenden Achse, welche die Mittelpunkte beider Räder verbindet. Hiermit ist es möglich, das Lenkmodul über diese Nickachse in Bezug auf die Karosserie zu drehen.
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Des Weiteren ist es sehr vorteilhaft, dass sich diese weitere Nickachse weitgehend koaxial zur lenkenden Achse befindet.
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Besonders wichtig für die Stabilität ist es, wenn die Nickachse näher an die Fahrbahn liegt als die lenkende Achse.
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Außerdem ist es denkbar, den Winkel um die Nickachse zwischen Lenkmodul und Karosserie über die Ausübung eines Drehmoments am Lenkmodul um die Nickachse zu verändern.
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Möglich ist es noch, über eine nicht näher beschriebene Auswertungselektronik die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln und über eine weitere, nicht näher beschriebene Aktuatorik den Winkel um die Nickachse zwischen Lenkmodul und Karosserie zu verändern.
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Denkbar ist es, die Änderung vom Nickwinkel direkt mit der Antriebskraft zu koppeln, so dass eine Vergrößerung/Veränderung des relativen Nickwinkels eine Veränderung der am Fahrzeug wirkenden Antriebskraft zur Folge hat. Möglich ist es auch, die Änderung vom Nickwinkel direkt mit der Bremswirkung mindestens einer am Fahrzeug angebrachten Bremse zu koppeln, so dass eine Veränderung des relativen Nickwinkels eine Veränderung der am Fahrzeug wirkenden Bremskraft zur Folge hat.
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Vorteilhaft ist es, wenn ein definierter Verstellbereich des Nickwinkels mit der Antriebskraft korreliert, während ein anderer Verstellbereich des Nickwinkels mit der Bremskraft korreliert.
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Besonders vorteilhaft ist es bei einer lenkenden Vorderachse, wenn der Fahrzeugführer mit beiden Beinen auf dem Lenkmodul steht und einen Teil seines Gewichts darauf ruhen lässt. In diesem Fall ist es möglich, durch eine Kraftausübung mittels der Beine und eine Abstützung am Zusatzrahmen, bzw. an der Fahrzeugkarosserie, einen Drehmoment um die Nickachse oder um die Lenkachse zu erzeugen und eine Verstellung der räumlichen Position zwischen Lenkmodul und Karosserie zu bewirken.
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Bei einer lenkenden Hinterachse ist es denkbar, weitere Fußablageelemente für die Kontaktierung der Beine des Fahrers vorzusehen, welche bei Einleitung eine Kraft über weitere Übersetzungselemente eine Verstellung des Lenkwinkels oder des Nickwinkels bewirken.
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Möglich ist es, dabei mindestens einen Handgriff vorzusehen, um einen Kraftfluss entlang Karosserie, Handgriff, Hand, Körper, Beine und Lenkmodul bzw. Fußablageelemente zu erzeugen. Dabei kann der Kraftfluss auch in einer anderen Reihenfolge verlaufen. Hiermit ist es möglich, höhere Kräfte und eine bessere Dynamik bei der Verstellung zwischen Lenkmodul und Karosserie als bei der normalen Variante zu entwickeln.
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Zusätzlich ist es sinnvoll, den Handgriff mittels einer weiteren Kraft-Übersetzung an die Karosserie anzubinden, so dass eine Kraftausübung am Handgriff eine Verstellung zwischen Lenkmodul und Karosserie bewirkt. Diese Kraft-Übersetzung kann rein mechanischer Natur sein, aber auch elektromechanischer oder hydraulischer Natur sein.
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Außerdem ist es möglich, mittels konventionellen Handgriff-Gasgebern die Antriebskraft des Fahrzeugs zu beeinflussen.
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Des Weiteren ist es denkbar, weitere Fuß-Kontaktelemente vorzusehen, welche mittels Ausübung einer Kraft mit einem oder beiden Füßen eine Wirkung auf die Antriebskraft oder die Bremskraft am Fahrzeug entfalten und diese Kräfte beeinflussen. Diese Fuß-Kontaktelemente können je nach Position der lenkenden Achse am Lenkmodul, an den Fußablageelementen oder an der Karosserie angebracht werden.
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Insbesondere ist ein elektrischer Antrieb vorteilhaft, welcher als Radnabenmotor ausgeführt ist.
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Ferner ist es möglich, einen Verbrennungskraftmotor als Antrieb einzusetzen.
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Möglich ist ferner den Antrieb außerhalb der Antriebsradachse zu platzieren und das Antriebsrad über ein Getriebe anzutreiben.
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Vorteilhaft ist es beim Vorhandensein eines elektrischen Antriebs, wenn der Energiespeicher als Batterie ausgeführt wird.
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Dabei ist es möglich, dass die Batterie als entnehmbares Modul aufgebaut ist, so dass sie vom Fahrzeug entnommen werden kann und auch außerhalb vom Fahrzeug geladen werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ladeelektronik des Fahrzeugs in der Batterie integriert ist und beide zusammen als Modul vom Fahrzeug entnehmbar sind.
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Zusätzlich ist es möglich, die Ladeelektronik und die Batterie als einzelne, miteinander verbindbare Module auszuführen.
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Des Weiteren ist es möglich, ein Energie-Rekuperationssystem zu integrieren, welches die Batterie beim Bremsvorgang auflädt.
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Vorteilhaft ist ferner, soweit es über dem Fahrer angebrachte Karosserieelemente gibt, einen in diesem Bereich in der Höhe verstellbaren Zusatzrahmen vorzusehen, um optimale Platzverhältnisse für unterschiedliche Körpergrößen der Fahrer zu schaffen. Zusätzlich soll der Sitz in der Höhe ebenfalls verstellbar sein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der in der Höhe verstellbare Zusatzrahmen weitere Funktionen des Fahrzeugs wie beispielsweise Beleuchtung, Anzeigeinstrumente oder Rückspiegel beinhaltet.
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Vorteilhaft ist es noch, eine weitere Sitz- oder Stehmöglichkeit für einen weiteren Fahrzeuginsassen vorzusehen. Dieser Insasse sitzt vorzugsweise und befindet sich hinter dem Fahrzeugführer.
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Des Weiteren ist es denkbar, einen Abstellplatz für Gepäck vorzusehen, welcher sich räumlich zwischen dem Fahrzeugführer und dem Insassen befindet. Besonders vorteilhaft ist es, das Fahrzeug als Basis für Erweiterungen vorzusehen, so dass weitere Module, welche die Funktionalität erweitern, einfach und ohne Fachkenntnisse hinzugefügt werden können.
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Anhand der Zeichnungen werden einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht des Fahrzeugs
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2 eine Draufsicht des Lenkmoduls senkrecht zur Lenkachse
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3 eine Draufsicht des Fahrzeugs
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4 eine Seitenansicht des Fahrzeugs
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5 eine Seitenansicht des Lenkmoduls
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6 eine Frontalansicht des Lenkmoduls
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7 eine weitere Frontalansicht des Lenkmoduls
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8 eine Seitenansicht des Lenkmoduls
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9 eine Seitenansicht des Lenkmoduls (9a – erste Variante; 9b – zweite Variante)
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10 eine Seitenansicht des Lenkmoduls
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11 eine Seitenansicht des Lenkmoduls
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12 eine Seitenansicht des Lenkmoduls
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13 eine Seitenansicht der Lenkachse
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14 eine Seitenansicht des Fahrzeugs
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15 eine Draufsicht des Lenkmoduls senkrecht zur Lenkachse
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16 eine Seitenansicht des Lenkmoduls
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17 eine Seitenansicht des Fahrzeugs
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18 eine Seitenansicht des Fahrzeugs
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19 eine Draufsicht des Fahrzeugs
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20 eine Seitenansicht des Fahrzeugs
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21 eine Seitenansicht des Fahrzeugs
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22 eine Seitenansicht des Lenkmoduls
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23 eine Seitenansicht des Lenkmoduls
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24 eine Seitenansicht des Fahrzeugs
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25 eine Seitenansicht des Fahrzeugs
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26 eine Seitenansicht des Fahrzeugs
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27 eine Seitenansicht des Fahrzeugs
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Die Funktionsweise der Erfindung wird anhand der Zeichnungen erklärt.
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Das Fahrzeug 1 auf 1
- – besteht aus einer selbsttragenden Karosserie 2,
- • welche mindestens einen Antrieb 3 beinhaltet, der von einem Energiespeicher 4 versorgt wird;
- • welche eine Vorder- 5 und eine Hinterradachse 6 aufweist
- • wobei eine dieser Achsen, genannt lenkende Achse 7, sich innerhalb eines Lenkmoduls 9 befindet, welches Lenkmodul 9
– über zwei koaxial zueinander angeordnete Räder 14 verfügt und
– über mindestens eine weitere, zu der lenkenden Achse 7 senkrecht stehende Lenkachse 8 mit der Karosserie 2 verbunden ist;
- • wobei die Drehung des Lenkmoduls 9 um die Lenkachse 8 in Bezug auf die Karosserie 2 durch die Ausübung einer Muskelkraft seitens des Fahrers 11 stattfindet
- • und diese Bewegung des Lenkmoduls 9 gleichzeitig zu einer stabilen Neigungsposition der Karosserie 2 in Bezug auf die Fahrbahn 13 führt.
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Dieses Fahrzeug 1 weist zwei koaxial zueinander angeordnete Räder 14 auf der Vorderachse 5 auf. Zwecks der Übersichtlichkeit ist das nähere Rad auf dieser Ansicht nicht abgebildet, bzw. würde in dieser Ansicht mit dem zweiten Rad 14 übereinstimmen. Die Hinterachse 6 weist nur ein Rad auf, welches in dieser Ausführung als Antriebsrad 51 fungiert. Somit handelt es sich beim Fahrzeug 1 im Allgemeinen um ein Dreirad-Fahrzeug 1. Die lenkende Achse 7, hierbei die Vorderachse 5, ist Bestandteil des Lenkmoduls 9, das mindestens ein Lenkmodulhauptkörper 15 beinhaltet, an dem die Räder 14 aufgenommen sind. Der Lenkmodulhauptkörper 15 wird mittels einer Lenkachse 8 derart mit der Karosserie 2 verbunden, so dass die Lenkachse 8 in der hauptsächlichen Fahrtrichtung 16 geneigt ist und innerhalb der Fahrzeugsymmetrieebene 17 (Senkrecht zur Fahrbahn 13, parallel zur Ansichtsebene der 1) des Fahrzeugs 1 liegt. Das Maß dieser Neigung wird mit dem Nickwinkel 18 „α” definiert. Bei einer zur Fahrbahn 13 senkrechten Lenkachse 8 beträgt der Nickwinkel 18 „0°”, bei einer zur Fahrbahn 13 parallelen und nach vorn gerichteten Lenkachse 8 beträgt er „90°”. Außerdem wird der Drehwinkel um die Lenkachse 8, fortan Lenkwinkel 19 genannt, zwischen Fahrzeugsymmetrieebene 17 und lenkende Achse 7/Vorderachse 5 in der Neutralstellung 20 (alle drei Räder kontaktieren die Fahrbahn 13, 7 Stillstand oder Geradeausfahrt) als Null definiert (2). Bei einer Änderung des Lenkwinkels 19 im positiven oder negativen Sinne verändert sich die räumliche Anordnung zwischen Lenkmodul 9, bzw. Vorderachse 5 und Karosserie 2, während alle drei Räder in Kontakt mit der Fahrbahn 13 bleiben. Dynamische Fälle mit weiteren Kräften, welche dazu führen, dass ein Rad 14 oder mehrere der Räder 14 den Kontakt mit der Fahrbahn 13 verlieren, werden nicht näher beschrieben.
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Durch die Neigung der Lenkachse 8 in Fahrtrichtung 16 um den Nickwinkel 18 verändert sich zwingend noch die seitliche Neigung der Karosserie 2 um die Fahrzeuglängsachse 21, bzw. die Fahrzeugsymmetrieebene 17 neigt sich ebenfalls zur Fahrbahn 13. Diese seitliche Neigung wird hiermit als eine Funktion sowohl des Nickwinkels 18, als auch des Lenkwinkels 19 verstanden. Dabei existieren zwei Extremfälle. Bei einem Nickwinkel 18 von 0°, also Lenkachse 8 senkrecht zur Fahrbahn 13, wirkt sich der Lenkwinkel 19 im quasi-statischen Fall nicht auf die seitliche Neigung des Fahrzeugs 1. Bei einem Nickwinkel 18 von 90°, also parallel zur Fahrtrichtung 16, ist der Lenkwinkel 19 idealisiert fast gleich dem Neigungswinkel 27 (nur wenn die Lenkachse 8 auf der Fahrbahn 13 liegen würde, wären beide Winkel tatsächlich identisch). Dabei ist das Lenkradius 26 des Fahrzeugs 1 unendlich und das Fahrzeug 1 kann nur geradeaus fahren. Für das erfindungsgemäße Fahrzeug 1 liegt der Nickwinkel 18 in dem Bereich zwischen 0° und 90°.
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Aufgrund der Neigung der Lenkachse 8 in Fahrtrichtung 16 verschiebt sich bei einem Lenkvorgang (Lenkwinkel 19 ungleich 0°) der Fahrzeugschwerpunkt 24 in die Bahnkurve 25, so dass eine Erhöhung der Fahrstabilität des Fahrzeugs 1 wie bei jedem gängigen Zweirad-Fahrzeug 1 erreicht wird (3). Dieser Effekt wäre bei einer Neigung der Lenkachse 8 entgegen der Fahrtrichtung 16 nicht gegeben, der Schwerpunkt verschiebt sich dabei weg von der Bahnkurve 25, das fahrdynamische Verhalten verschlechtert sich.
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Auf 4 ist ein alternatives Fahrzeug 1 abgebildet, welches zwei koaxial zueinander angeordnete Räder 14 auf der Hinterachse 6 aufweist. Analog zur bereit beschriebenen Variante gehört die Hinterachse 6 ebenfalls einem Lenkmodul 9, welches über eine Lenkachse 8 mit der Karosserie 2 verbunden wird und mit den Parametern Nickwinkel 18 und Lenkwinkel 19 nach dem gleichen Prinzip charakterisiert wird. Im Gegensatz zur Variante aus 1 ist die Lenkachse 8 entgegen der Fahrtrichtung 16 geneigt. In diesem Fall wird der Nickwinkel 18 ebenfalls im Bereich zwischen 0° und 90° definiert, wobei bei 90° die Lenkachse 8 parallel zur Fahrbahn 13 und entgegen der Fahrtrichtung 16 gerichtet ist. Aufgrund von dieser Anordnung neigt sich die Karosserie 2 bei einem Lenkwinkel 19 ungleich 0°, also bei einem Lenkmanöver, ebenfalls in die Kurve, so dass sich die Fahrstabilität und das fahrdynamische Verhalten des Fahrzeugs 1 verbessern.
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Beiden Varianten ist gemein, dass je steiler der Nickwinkel 18 ist, sowohl in (bei lenkender Vorderachse 5) als auch entgegen der Fahrtrichtung 16 (bei lenkender Hinterachse 6), desto mehr neigt sich die Karoserie bei dem gleichen Lenkwinkel 19, bzw. desto größer der Kurvenradius 26 bei gleicher Neigung ist.
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Je nach Ausführung, ob als lenkende Vorder- 5 oder Hinterachse 6, wird die lenkende Achse 7 in dem neutralen, stabilen und aufrechten Zustand des Fahrzeugs 1 definiert (Fahrzeugsymmetrieebene 17 senkrecht zur Fahrbahn 13). Sie verbindet die Zentren beider Räder und hat fortan eine feste räumliche Position innerhalb des Lenkmoduls (5). Die einzelnen Drehachsen der aufgehängten Räder 14 können je nach Fahrsituation davon abweichen, bspw. bei Einfederungsvorgängen, seitlichen Neigungen oder Radspur/Radsturz.
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Auf 6 ist eine weitere Detaillösung dargestellt, bei welcher beide Räder 14 der Vorderachse 5 (ggf. der Hinterachse 6) mit Radsturz zur lenkenden Achse 7 aufgenommen werden. Dadurch wird die Fahrstabilität in der Kurve zusätzlich erhöht. Um die Geradeausfahrt zu stabilisieren, können beide Räder 14 des Lenkmoduls 9 mit Radspur zur Achse aufgenommen werden.
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Auf 7 ist eine mögliche Ausführung des Lenkmoduls 9 dargestellt, bei welcher die Drehachsen der jeweiligen Räder 14 zusätzlich gelenkig am Lenkmodulhauptkörper 15 aufgehängt sind, wobei die Achsen dieser Kippgelenke 30 parallel zur Fahrzeugsymmetrieebene 17 verlaufen (aber nicht zwingend parallel zur Fahrbahn 13). Durch eine Art Parallelogramm 31 werden beide Räder 14 derart verbunden, dass sie in gegenseitiger Abhängigkeit eine seitliche Kippbewegung vorführen können und hiermit eine Schräglage zur Fahrbahn 13 einnehmen. Dadurch wird die dynamische Seitenlage des Fahrzeugs 1, insbesondere bei Abbiegevorgängen, zusätzlich stabilisiert. Es findet nämlich eine Verschiebung des Fahrzeugschwerpunktes 24 in die Kurve statt, gleichzeitig werden die seitlichen Kräfte am Rad 14 und Aufhängung günstiger eingeleitet. Bei einem idealen Parallelogramm 31 bleiben dabei beide Räder 14 parallel zueinander. Durch das Vorsehen einer Radspur und/oder Radsturz, wie auch durch die Anpassung der Geometrieparameter des Parallelogramms 31 ist es möglich, das räumliche Verhältnis der Räder 14 zueinander von der Fahrposition anhängig zu machen.
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Bei einer weiteren Lösung (8) werden die lenkenden Räder 14 über federnde und/oder dämpfende Elemente 32 am Lenkmodulhauptkörper 15 aufgenommen. Zu diesem Zweck ist es 25 denkbar, die Räder 14 über weitere Schwingarme 33 aufzunehmen, und diese gegenüber dem Lenkmodulhauptkörper 15, bzw. dem Lenkmodul 9 zu federn und/oder zu dämpfen. Dafür können übliche Feder/Dämpfer 32 wie bei Fahrrädern/Motorrädern, oder auch Torsionselemente eingesetzt werden. Dabei ist es wichtig, diese so abzustimmen, dass in der Neutralstellung 20 (mit Fahrer 11) die Drehachsen beider Räder 14 übereinstimmen.
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Bei einer besonders vorteilhaften Lösung wird das Lenkmodul 9 um eine weitere Achse mit der Karosserie 2 verbunden. Diese zusätzliche Achse, genannt Nickachse 34, ist parallel zu lenkende Achse 7. Bei dieser Ausführung befindet sich zwischen Lenkmodulhauptkörper 15 und Karosserie 2 ein weiteres Kardangelenk 35, welches die Lenkachse 8 und die Nickachse 34 beinhaltet, und über diese einerseits mit dem Lenkmodulhauptkörper 15 und andererseits mit der Karosserie 2 verbunden ist. Bei einer ersten, bevorzugten Anordnung bildet die Lenkachse 8 die Schnittstelle zwischen Lenkmodulhauptkörper 15 und Kardangelenk 35 ab, während die Nickachse 34 die Schnittstelle zwischen Kardangelenk 35 und Karosserie 2 abbildet (9a). Auf diese Weise wird bei einer Verdrehung des Kardangelenks 35, bzw. des Lenkmodulhauptkörpers 15, bzw. des Lenkmoduls 9 um die Nickachse 34 gleichzeitig die Lenkachse 8 in Bezug auf die Karosserie 2 verstellt. Diese Verstellung führt hiermit zu einer Veränderung des Nickwinkels 18.
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Eine zweite, alternative Anordnung ist ebenfalls möglich (9b), bei welcher die Nickachse 34 die Schnittstelle zwischen Lenkmodulhauptkörper 15 und Kardangelenk 35 abbildet, während die Lenkachse 8 die Schnittstelle zwischen Kardangelenk 35 und Karosserie 2 abbildet. Je nach räumlicher Anordnung der Nickachse 34 in Bezug auf die weiteren maßgeblichen Elemente ergeben sich unterschiedliche Eigenschaften dieser Anordnung. Bei einer Übereinstimmung der Nickachse 34 mit der lenkenden Achse 7 und hiermit mit den Raddrehachsen 28, 29 führt eine Drehung des Lenkmodulhauptkörpers 15 um die Nickachse 34 nicht zwingend zu einer Änderung der restlichen Fahrzeugkinematik. Das einzige sich verstellende Objekt ist hiermit der Lenkmodulhauptkörper 15, da es sich gleichzeitig in Bezug auf die Räder 14 und auf das Kardangelenk 35 verdreht, ohne deren Zuordnung zueinander zu verändern. Wenn jedoch die Nickachse 34 nicht mit der lenkenden Achse 7, bzw. mit den Raddrehachsen 28, 29 übereinstimmt, so führt eine Drehung des Lenkmodulhauptkörpers 15 um die Nickachse 34 zu einer Verstellung der räumlichen Position der lenkenden Räder 14 in Bezug auf das Kardangelenk 35, bzw. auf die Karosserie 2, bzw. des dritten Rades 14, 51. Diese Verstellung führt ihrerseits zu einer Änderung der Fahrzeugstruktur in Bezug auf die Fahrbahn 13, so dass sich die räumliche Ausrichtung der Lenkachse 8 ebenfalls verändert. Daraufhin ändert sich auch der Nickwinkel 18 der Lenkachse 8.
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Das Maß dieser Änderung ist jedoch im Vergleich zu der ersten, bevorzugten Anordnung deutlich geringer.
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Vorzugsweise stimmt beim Ruhezustand des Fahrzeugs 1 (mit Fahrer 11) die sich ergebende lenkende Achse 7 mit der Nickachse 34 überein (10). Dies wird als Idealfall betrachtet, kann jedoch aufgrund von Elastizitäten im System, bzw. bei der Integration von federnden Elementen 25 32, davon definiert abweichen. Bei einer solchen Anordnung ist es möglich, den Nickwinkel 18 zu verändern und das Lenkmodul 9 gleichzeitig in Bezug auf die Räder und in Bezug auf die Karosserie 2 zu verdrehen, welche im Idealfall stillstehen. Der Vorteil ist dieser Lösung besteht darin, dass diese Verdrehung keinen Widerstand erzeugt, bzw. mit sehr geringen Kräften/Momenten durchführbar ist.
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Um eine stabile Lage des Lenkmoduls zu gewährleisten, ist es ferner möglich, die Nickachse 34 näher an die Fahrbahn 13 als die lenkende Achse 7 (Vorder- 5 oder Hinterachse 6) zu positionieren (11). Aufgrund der Statik des Fahrzeugs 1 wird in Lagen außerhalb der stabilen Lage immer ein resultierendes Drehmoment um die Nickachse 34 erzeugt, welche das Lenkmodul 9 in die stabile Lage zwingt und einen als neutral definierten Nickwinkel 18 einstellt.
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Eine vorteilhafte Lösung (12) beinhaltet eine Regelungseinheit (nicht näher dargestellt), welche insbesondere Parameter wie Fahrgeschwindigkeit, Nickwinkel 18, Lenkwinkel 19 und/oder Neigung 27 auswertet und daraus ein optimales Verhältnis zwischen diesen Parametern kontinuierlich oder in diskreten zeitlichen Intervallen errechnet. Aufgrund der Tatsache, dass der Lenkwinkel 19 vom Fahrer 11 vorgegeben wird, wird insbesondere der Nickwinkel 18 an die jeweiligen dynamischen Verhältnisse anpasst, indem er über weitere aktive Regler/Aktuatoren 36 verstellt wird. Beispielsweise wird in Abhängigkeit der Geschwindigkeit und des Lenkwinkels 19 berechnet, welcher Nickwinkel 18 eine optimale/stabile Lage auf der Fahrbahn 13 gewährleistet.
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Dieser Winkel wird anschließend über den dafür vorgesehenen Aktuator 36 eingestellt. Diese Regelung kann das Fahrgeschehen in Echtzeit überwachen und den Nickwinkel 18 nachstellen oder aber den Nickwinkel 18 in Anhängigkeit von voreingestellten Geschwindigkeitsbereichen einstellen, so dass eine optimale Ausgangsbasis für eventuelle Lenkmanöver gegeben ist.
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Denkbar ist es noch, die Änderung des Nickwinkels 18, entweder direkt durch den Fahrer 11 oder durch eine Aktuatorik 36, mit der Änderung der Antriebskraft des Fahrzeugs 1 zu koppeln.
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Beispielsweise würde eine Erhöhung des Nickwinkels 18 zu einer höheren Antriebskraft führen, beziehungsweise zu einer höheren Fahrgeschwindigkeit.
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Möglich ist es ebenfalls, die Änderung des Nickwinkels 18, entweder direkt durch den Fahrer 11 oder durch eine Aktuatorik 36, mit der Bremswirkung mindestens einer am Fahrzeug 1 wirkenden Bremse zu koppeln. Hiermit würde beispielsweise eine Verringerung des Nickwinkels 18 durch den Fahrer 11 zu einer Erhöhung der Bremskraft am Fahrzeug 1 führen.
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Besonders vorteilhaft wäre es, wenn ein definierter Verstellbereich 37 des Nickwinkels 18 mit der Antriebskraft korreliert, während ein anderer Verstellbereich 38 des Nickwinkels 18 mit der Bremskraft korreliert (13) Bei einem Nickwinkel 18 von α, welcher den neutralen Zustand definiert, würde ein Nickwinkel 18 größer als „α + Δ”, wobei „Δ” als Schwellenwert gilt und ≥ 0 beträgt, mit einer Erhöhung der Antriebskraft korrelieren. Diese Korrelation kann linearer, kontinuierlicher, diskreter oder anderer Natur und hängt von Faktoren wie gewünschte dynamische Eigenschaften, Bedienungskonzept u. v. m. Analog dazu, korreliert ein Nickwinkel 18 kleiner als „α – δ”, wobei „δ” als Schwellenwert gilt und ≥ 0 beträgt, mit der Bremswirkung am Fahrzeug 1. Der Nickwinkel-Bereich zwischen „α – δ” und „α + Δ” führt zu keinen gewünschten Änderungen in der Längskinematik und wird als Toleranzbereich verstanden, um bspw. Toleranzen bei der Fahrbedienung auszugleichen.
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Denkbar ist es ebenfalls, einen Nickwinkelbereich „β” innerhalb des Bremsbereichs 38 zu definieren, welcher sich unterhalb von „α – δ” befindet und mit einer Energierekuperation zusammenhängt, welche als Nachfolgeeffekt die Bremswirkung innehat (13). In Bereichen unterhalb oder aber auch überlagernd mit diesem genannten Nickwinkelbereich kann auch die normale Bremswirkung entfaltet werden.
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Denkbar ist es noch, dass beide Bereiche vertauscht werden, so dass ein Nickwinkel 18 größer als „α + Δ” mit der Bremswirkung korreliert und ein Nickwinkel 18 kleiner als „α – δ” mit der Antriebswirkung korreliert.
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Wie bereits beschrieben, würde sich bei einer zweiten, alternativen Anordnung des Kardangelenks zwischen Lenkmodulhauptkörper 15 und Karosserie 2 eine zu geringe Änderung des Nickwinkels 18 ergeben. Aufgrund dessen wird der Nickwinkel 18 der Lenkachse 8 bei dieser Anordnung idealisiert als nahezu konstant betrachtet. Dadurch, dass sich der Lenkmodulhauptkörper 15 trotzdem um die Nickachse 34 drehen lässt, kann die räumliche Position des Lenkmodulhauptkörpers 15 in Bezug auf die Karosserie 2 ebenfalls mit den am Fahrzeug 1 wirkenden Kräften gekoppelt werden. Ein Maß dieser Position kann durch einen weiteren Winkel charakterisiert werden, welcher Winkel analog zum Nickwinkel 18 über Winkelbereiche 37, 38 verfügen kann, welche mit der Antriebs- oder mit der Bremskraft am Fahrzeug 1 zusammenhängen.
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Die Position des Fahrers 11 innerhalb des Fahrzeugs 1 ist vorwiegend aufrecht (14), so dass dem Fahrer 11 eine gute Übersicht über das Fahrgeschehen geboten wird. Dabei werden die Füße 40, 42, 43 des Fahrers 11 über dafür vorgesehene Fußablageelemente 41 aufgenommen, welche die Funktion haben, auftretende Bein-/Fuß-/Gewichtskräfte 45 aufzunehmen.
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Das Lenkmodul 9 beinhaltet zusätzlich speziell für den Zweck ausgebildete Kraftaufnahmeelemente 44, bspw. als ebene Flächen oder hervorgehobene Bereiche (nicht näher dargestellt), welche für die Aufnahme der Füße 40, 42, 43 des Fahrers 11 vorgesehen sind und mit den vorgenannten Fußablageelementen 41 übereinstimmen und über welche eine Kraft 45 seitens des Fahrers 11 in das Lenkmodul 9 eingeleitet werden kann (15). Dadurch ist der Fahrer 11 in der Lage, durch Ausübung der Beinkraft (linkes oder rechtes Bein), bzw. im Endeffekt einer Fußkraft 45, ein Drehmoment am Lenkmodul 9 um die Lenkachse 8 zu erzeugen und auf diese Weise das Lenkmodul 9 relativ zur Karosserie 2 zu verdrehen, bzw. im Endeffekt ein Lenkmanöver einzuleiten.
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Die Kraftaufnahmeelemente 44 können dabei Bestandteile vom Lenkmodulhauptkörper 15 sein, bspw. speziell dafür ausgebildete Bereiche vom Lenkmodulhauptkörper 15 (15). Diese können bspw. rutschfeste Kontaktelemente, begrenzende Umlaufwände oder auch nur lokale, nicht der kompletten Sohle abdeckenden Kontaktbereiche umfassen.
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Bei Vorhandensein einer Nickachse 34, ist es noch möglich, durch die kontrollierte Ausübung von Fußkräften 45, bzw. Drehmomenten um das jeweilige Fußgelenk, ein Drehmoment um die Nickachse 34 zu erzeugen und infolgedessen durch Einwirkung einer Muskelkraft seitens des Fahrers 11 den Nickwinkel 18 des Lenkmoduls 9 zu verändern. In einer beispielhaften Ausführung nach 16 (linker Fuß nicht dargestellt) befinden sich die Füße 40, 42, 43 des Fahrers 11 auf dem Lenkmodulhauptkörper 15, vorzugsweise mit der Drehachse 46 zwischen Unterschenkel und Fuß/Ferse übereinstimmend mit der Nickachse 34. Eine Verdrehung des Fußes 40, 42, 43 um diese Achse 46 in Bezug auf den Unterschenkel erzeugt ein Drehmoment am Lenkmodulhauptkörper 15 und bewirkt deren Drehung um die Nickachse 34, ohne eine resultierende Kraft oder resultierendes Drehmoment auf die lenkenden Räder zu erzeugen und hiermit die räumliche Position der Karosserie 2 zu beeinflussen. Durch die Änderung des Nickwinkels 18 im Ruhezustand oder während der Fahrt ist es hiermit möglich, die Lenkachse 8 in Bezug auf die Karosserie 2 und auf die lenkenden Räder 14 zu verstellen und in zusätzlicher Abhängigkeit von dem Lenkwinkel 19 einen Einfluss auf die Neigung der Karosserie 2 zu nehmen. Dieser Mechanismus erlaubt es dem Fahrer 11, bspw. bei höheren Geschwindigkeiten den Nickwinkel 18 größer zu stellen und hiermit eine direktere Abhängigkeit zwischen Lenkwinkel 19 und Neigung der Karosserie 2 herzustellen.
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Bei einem konstanten Kurvenradius 26 von „R” und bei einer höheren Geschwindigkeit (bzw. bei sich daraus ergebenden höheren Fliehkräften) ist es möglich, eine größere Neigung zur Fahrbahn 13 und eine demzufolge bessere dynamische Lage einzustellen. Eine niedrigere Geschwindigkeit würde eine kleinere Neigung erfordern, so dass der Nickwinkel 18 kleiner eingestellt werden kann.
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Eine alternative Lösung auf 17 sieht vor, die Kraftaufnahmeelemente 44 als separate Körper auszubilden, welche an der Karosserie 2 aufgenommen sind und über nachgelagerte Übersetzungsglieder 47 (mechanischer, hydraulischer oder elektromechanischer Natur) die auftretende Fußkräfte 45 auf das Lenkmodul 9 übertragen und hiermit ein Drehmoment um die Lenkachse 8 erzeugen oder halten. Auf der 17 ist dies beispielhaft als mechanische Übersetzung gelöst.
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Die oben genannte Lösung ist insbesondere bei einer lenkenden Hinterachse 6 vorteilhaft, um den Steuer-Bereich der Füße 40, 42, 43 mit dem hinten liegenden Lenkmodul 9 zu verbinden. Eine mögliche Lösung ist auf 18 abgebildet, bei welcher die Kraftaufnahmeelemente 44 mechanisch über weitere Übersetzungsglieder 47 mit dem Lenkmodul 9 verbunden sind und hiermit dessen Verstellung zur Karosserie 2 bewirken. In dem Beispiel führt eine Kraft vom linken Fuß 43 (Ausstrecken des linken Beines) zu einer derartigen Verdrehung des Lenkmoduls um die Lenkachse 8, so dass das Fahrzeug 1 nach rechts abbiegen kann (19). Um die Ergonomie bei dem Vorgang zu verbessern, wird die räumliche Position vom Kraftaufnahmeelement 44 vom rechten Fuß 42 ebenfalls beeinflusst, so dass dies ein Zurückziehen des rechten Beines zur Folge hat, bzw. ein gefühltes Zusammenspiel zwischen beiden Beinen entsteht.
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Eine Steuerung des Nickwinkels 18 einer lenkenden Hinterachse 6 ist ebenfalls möglich, indem die Kraftaufnahmeelemente 44 zusätzlich drehbar gelagert werden. Hiermit wird ein Drehmoment um die jeweiligen Fußgelenke des Fahrers 11 aufgenommen und mittels weiterer Übersetzungsglieder 47 auf das Lenkmodul 9 übertragen, so dass ein Drehmoment um die Nickachse 34 erzeugt wird.
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Diese Lösung kann auch so umgesetzt werden, dass entsprechende Kraftaufnahmesensoren (nicht abgebildet) in den Kraftaufnahmeelementen 44 integriert sind, welche über weitere Zwischenglieder 47 und Aktuatoren 36 die Veränderung des Nickwinkels 18 bewirken.
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In einer weiteren Lösung werden zusätzlich Handgriffe 48 vorgesehen (20). Diese werden fest an der Karosserie 2 aufgenommen, so dass dem Fahrer 11 dadurch eine bessere Abstützwirkung geboten wird und er die Reaktionskräfte bei der Ausübung der Beinkräfte, bzw. der Fußkräfte 45, leichter in die Karosserie 2 einleiten kann, bzw. höhere Bein- oder Fußkräfte 45 entwickeln kann.
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Des Weiteren können an den Handgriffen 48 weitere Elemente vorgesehen werden, welche die Antriebs- oder Bremskraft am Fahrzeug 1 beeinflussen. Beispielsweise handelt es sich um Drehgriffe für den Antrieb oder Bremshebel für die Bremsen.
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Alternativ ist es möglich, die Handgriffe 48 einzeln oder zusammen (als Lenkstange 49) beweglich an der Karosserie 2 aufzunehmen, so dass eine Krafteinleitung in die Handgriffe 48 seitens des Fahrers 11 deren relative Bewegung zur Karosserie 2 bewirken. Ferner werden die in die Handgriffe 48 eingeleiteten Kräfte über nachgelagerte Übersetzungsglieder 47 (mechanischer, hydraulischer 5 oder elektromechanischer Natur) auf das Lenkmodul 9 übertragen und erzeugen oder halten ein Drehmoment um die Lenkachse 8. Eine beispielhafte mechanische Lösung ist auf 21 dargestellt. Hiermit ergibt sich ein geschlossener Kraftfluss zwischen Füße 40, 42, 43 Beine, Körper/Gesäß, Arme/Hände, Handgriffe 48, Karosserie 2/Sitz 52/Rückenlehne 53 und Lenkmodul 9, welcher zu einer Änderung des Lenkwinkels 19 führt.
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Um das Fahrzeug 1 zu beschleunigen oder zu bremsen, ist es noch denkbar, separate Bedienelemente 50 am Lenkmodul 9 (bei lenkender Vorderachse 5) oder an der Karosserie 2 (bei lenkender Hinterachse 6) vorzusehen, welche eine Kraft seitens der Füße 40, 42, 43 des Fahrers 11 aufnehmen. Diese Bedienelemente 50 können mit den Kraftaufnahmeelementen 44 übereinstimmen oder im Kraftfluss zwischen Fuß 40, 42, 43 und Kraftaufnahmeelementen 44 positioniert werden. Diese separaten Bedienelemente 50 erzeugen durch weitere Übertragungselemente (bspw. Seilzug, Getriebe, elektromechanische Aktuatoren etc.) eine Antriebs- oder Bremskraft am Fahrzeug 1. Es ist möglich, dass einer der Bedienelemente 50 für die Steuerung der Antriebskraft zuständig ist, während ein anderes Bedienelement 50 für die Steuerung der Bremskraft zuständig ist. Beispielsweise werden bei einer lenkenden Vorderachse 5 zwei Pedalen am Lenkmodulhauptkörper 15 angebracht, bei welchen der linke für die Bremswirkung und der rechte für die Antriebskraft zuständig sind (22). Das Lenkmodul 9 weist in diesem Fall vorzugsweise keine zusätzliche Nickachse 34. Hiermit ist es möglich, durch das Zusammenspiel der Füße 40, 42, 43 das Lenkmodul 9 um die Lenkachse 8 zu verdrehen und gleichzeitig durch eine weitere kontrollierte Kraftausübung der jeweiligen Füße 40, 42, 43 die Antriebs-, bzw. Bremskraft zu regulieren.
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Alternativ kann das gleiche Bedienelement 50 für die Steuerung beider Kräfte zugrunde gelegt werden, indem bspw. eine bestimmte Bewegung die Antriebskraft reguliert, währen eine andere Bewegung die Bremskraft reguliert. Auf 23 ist eine mögliche Lösung abgebildet, bei welcher das Bedienelement 50 um eine Achse drehbar am Lenkmodulhauptkörper 15 aufgenommen ist und die Drehbewegung in zwei Richtungen erfolgen kann, welche jeweils für die Regulierung der Antriebskraft und für die Bremskraft zuständig sind. Dabei verläuft die Drehachse des Bedienelements 50 parallel zur Vorderachse 5 und das Bedienelement 50 kann durch eine Drehbewegung der Füße 40, 42, 43 um die Drehachse 46 zwischen Unterschenkel und Fuß 40, 42, 43 gesteuert werden (diese Lösung der Übersichtlichkeit halber nicht auf 23 abgebildet). Eine Drehung des Bedienelements 50 um die genannte Achse in Fahrtrichtung 16 würde die Bremskraft beeinflussen und eine Drehung in die entgegensetzte Richtung würde die Antriebskraft beeinflussen. Die Zuordnung der Kräfte kann auch umgekehrt erfolgen. Eine solche Lösung ist auch möglich, indem, wie bereits beschrieben, der Lenkmodulhauptkörper 15 über die Nickachse 34 mit dem Kardangelenk 35 verbunden ist, und das Kardangelenk 35 über die Lenkachse 8 mit der Karosserie 2 verbunden ist. Eine Drehung des Lenkmodulhauptkörpers 15 um die Nickachse 34 beeinflusst die Brems- oder die Antriebskraft am Fahrzeug 1, ohne unbedingt zu einer Verstellung der Lenkachse 8 zu führen.
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Bei einer Lenkmodul-Ausführung, bei welcher die Räder 14 mit Radsturz und/oder Radspur aufgenommen sind, und sich der Nickwinkel 18 ebenfalls ändern lässt, werden derartige Sturz/Spur-Einstellungen in der Fahrzeug-Neutrallage 20 vorgenommen, dass sie bei Nickwinkel-Positionen bei höheren Geschwindigkeiten eine stabilere Lage der lenkenden Achse 7 ergeben.
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Der Antrieb 3 vom erfindungsgemäßen Fahrzeug 1 kann sich koaxial zur Antriebsradachse befinden, beispielsweise in Form eines Radnabenmotors. In diesem Fall wird als Antrieb 3 vorzugsweise ein elektrischer Motor vorgesehen. In diesem Fall ist es noch denkbar, dass man ihn auch in den Lenkmodul-Rädern 14 integrieren kann. Es ist sogar möglich, dass die Veränderung des Lenkwinkels 19 über eine zwischengeschaltete Steuerungselektronik eine separate Steuerung der Antriebsmomente beider Räder zur Folge hat, um hiermit den Lenkvorgang zu unterstützen.
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Noch ist es möglich, den Antrieb 3 außerhalb der Antriebsache zu platzieren und die Antriebskraft mittels zwischengeschalteten Getriebes zum Antriebsrad 51 zu übertragen.
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Bei letzterer Möglichkeit ist es denkbar, anstatt eines elektrischen Motors einen Verbrennungskraftmotor einzusetzen und diesen mittels Getriebe mit dem Antriebsrad zu verbinden.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug 1 beinhaltet zusätzlich einen Energiespeicher 4 in Form einer Batterie 65 oder eines Tankbehälters.
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Bei einer elektrischen Batterie 65 ist es sehr vorteilhaft, wenn diese als separates Modul ausgeführt ist, welches vom Fahrzeug 1 entnehmbar ist. Auf diese Weise kann man die Batterie 65 entnehmen und außerhalb vom Fahrzeug 1 aufladen, bspw. zu Hause oder im Büro. Ferner ist es möglich, diese Batterie 65 mit einer bereits aufgeladenen nur auszutauschen, um hiermit die „Ladezeiten” deutlich zu verringern.
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Ferner ist es denkbar, die Ladeelektronik 66 der Batterie 65 ebenfalls modular und diese mit der Batterie 65 verbindbar auszuführen (24). Hiermit hat der Fahrzeugführer 11 die Wahl, entweder die Batterie 65 vom Fahrzeug 1 zu entnehmen und diese auf eine andere Ladestation zu laden, bzw. mit einer anderen Batterie 65 direkt auszutauschen, oder die Batterie direkt am Fahrzeug 1 zu laden, oder die Batterie 65 samt Ladeelektronik 66 zu entnehmen und an einem 30 anderen Ort zu laden, wo keine Batterie-Ladestation zur Verfügung steht. Im letzteren Fall ist es sehr vorteilhaft, wenn die Ladeelektronik 66 mit einem handelsüblichen Kaltgerätestecker-Anschluss versehen ist, so dass sie an die üblichen und fast überall vorhandenen Kaltgerätekabel (wie bspw. für Heimrechner) angeschlossen werden kann.
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Außerdem ist es denkbar, ein Energierekuperationssystem im Fahrzeug 1 zu integrieren, um eine Bremskraft durch den Antrieb 3 zu entwickeln und die erzeugte Energie in die Batterie 65 zu speichern.
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Ferner existiert die optionale Möglichkeit, einen Sitz 52 und/oder Rückenlehne 53 für den Fahrer 11 vorzusehen, um einen Teil der Gewichtskraft direkt in die Karosserie 2 aufzunehmen (24).
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Dabei sind sie derart ausgeführt, dass auch seitliche Kräfte zwischen Fahrer 11 und Karosserie 2 übertragen werden können. Auf diese Weise wird die Steuerung vom Fahrzeug 1 erleichtert, weil der Fahrer 11 bessere Möglichkeiten hat, die von der entwickelten Bein-/Fußkraft 45 resultierende Gegenkraft gegen die Karosserie 2 abzustützen. Durch den Einsatz nur eines Sitzes 52 hat der Fahrer 11 die Möglichkeit, die Querkomponenten der Bein-/Fußkraft 45 seitlich in den Sitz 52 einzuleiten und hiermit eine Verstellung des Lenkwinkels 19 zu bewirken. Beim bereits erwähnten Einsatz von zusätzlichen Handgriffen 48 wird diese Möglichkeit noch verbessert, weil der Fahrer 11 die Kräfte besser in die Karosserie 2 einleiten kann. Beim Einsatz einer weiteren Rückenlehne 53 wird die Kraftentfaltung deutlich verbessert, weil damit die Bein-/Fußkraft 45 in höherem Maße abgestützt wird. In diesem Falle ist sogar ein Wegfall der Handgriffe 48 denkbar. Der Fahrer 11 bekommt eine stabile Lage innerhalb des Fahrzeugs 1 und kann die Steuerkräfte leicht entfalten. Sofern sich die Karosserie 2 über oder neben dem Fahrer 11 erstreckt, ist es sinnvoll, diesen Karosserieabschnitt 54 in der Höhe verstellbar zu gestalten, so dass optimale Platzverhältnisse für unterschiedliche Fahrergrößen gegeben sind (25). Dies gilt ebenfalls für den Sitz 52, bzw. für die Rückenlehne 53, welche separat zum verstellbaren Karosserieabschnitt 54 verstellt werden können.
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Denkbar ist es noch, wichtige Grundfunktionen des Fahrzeugs 1 wie Beleuchtung 55, Blinker 56, Anzeigeinstrumente 57 oder Rückspiegel 58 in dem verstellbaren Karosserieabschnitt 54 zu integrieren. Auf diese Weise wird deren optimale Anordnung für unterschiedliche Fahrergrößen gewährleistet. Beispielsweise können diese Funktionen in einem sich über dem Kopf des Fahrers 11 erstreckenden Karosserieabschnitt 54 integriert werden, so dass sie sich im unmittelbaren Sichtfeld des Fahrers 11 befinden (25).
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Außerdem ist es sehr vorteilhaft, eine weitere Sitzmöglichkeit für einen weiteren Fahrzeuginsassen 59 vorzusehen (26). Dieser Insasse 59 befindet sich vorzugsweise hinter dem Fahrer 11 und nimmt eine möglichst niedrige, jedoch noch bequeme Position ein, um die Trägheitsmomente des gesamten Fahrzeugs 1 bei Neigevorgängen zu minimieren.
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Zusätzlich ist es vorteilhaft, einen Abstellplatz für Gepäck 60 vorzusehen (26). Dieser befindet sich vorzugsweise räumlich zwischen dem Fahrer 11 und dem weiteren Insassen 59 und befindet sich ebenfalls möglichst tief innerhalb der Karosserie 2.
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Dabei wird die Karosserie 2 des Fahrzeugs 1 vorzugsweise in Rahmenbauweise ausgeführt (26). Denkbar ist es ebenfalls, die Karosserie 2 als Blechkarosserie oder als einen sich weit erstreckenden Kunststoffkörper auszuführen. Wichtig ist dabei, dass die Karosserie 2 gleichzeitig als tragende Struktur und als Designmerkmal des Fahrzeugs 1 gestaltet ist, um auf den Einsatz von weiteren Verkleidungsbauteilen zu verzichten, möglichst viele Funktionen mit möglichst wenigen Bauteilen umzusetzen und hiermit die Kosten des Fahrzeugs 1 minimal zu halten.
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Besonders vorteilhaft ist es, im Fahrzeug 1 nur Basisfunktionalitäten für den erfolgreichen urbanen Transport vorzusehen, wie bspw. zulassungsrelevante Funktionen wie Beleuchtung 55, Blinker 56, Bremsen und diverse notwendige Anzeigen 57. Das Fahrzeug 1, bzw. dessen Karosserie 2, wird dabei als Basis für Erweiterungen konzipiert, welche den Funktionsumfang erweitern und bei Bedarf seitens des Fahrers 11 dazugekauft und einfach und ohne besonderen Fachkenntnissen zum Fahrzeug 1 hinzugefügt werden. Beispiele für solche, welche den Umfang nicht ausschöpfen, sind andere Sitze 52 oder Rückenlehnen 53, Verkleidungsteile, Heizelemente 61, Kofferraummodule 62 oder Transportboxen/-taschen 62, Witterungsschutzbauteile 63, Schnittstellen für mobile Geräte 64 und viele mehr (27).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Karosserie
- 3
- Antrieb
- 4
- Energiespeicher
- 5
- Vorderachse
- 6
- Hinterachse
- 7
- Lenkende Achse
- 8
- Lenkachse
- 9
- Lenkmodul
- 10
- Hauptkarosserie
- 11
- Fahrer/Fahrzeugführer
- 12
- Position vom Fahrer
- 13
- Fahrbahn
- 14
- Rad
- 15
- Lenkmodulhauptkörper
- 16
- Fahrtrichtung
- 17
- Fahrzeugsymmetrieebene
- 18
- Nickwinkel
- 19
- Lenkwinkel
- 20
- Neutralstellung
- 21
- Fahrzeuglängsachse
- 35
- 22. Fahrzeugquerachse
- 23
- Fahrzeughochachse
- 24
- Fahrzeugschwerpunkt
- 25
- Bahnkurve
- 26
- Kurvenradius/Lenkradius
- 27
- Neigungswinkel
- 28
- Raddrehachse links
- 29
- Raddrehachse rechts
- 30
- Achse des Kippgelenks
- 5
- 31. Parallelogramm
- 32
- Feder/Dämpfer-Elemente
- 33
- Schwingarm
- 34
- Nickachse
- 35
- Kardangelenk
- 36
- Aktive Regler/Aktuatoren
- 37
- Antriebsbereich des Nickwinkels
- 38
- Bremsbereich des Nickwinkels
- 39
- Bereich des Nickwinkels zur Bremsenergie-Rekuperation
- 40
- Fahrerfuß
- 15
- 41. Fußablageelemente
- 42
- Rechter Fuß
- 43
- Linker Fuß
- 44
- Kraftaufnahmeelement
- 45
- Fußkraft
- 46
- Drehachse zwischen Unterschenkel und Fuß/Ferse
- 47
- Übersetzungsglied
- 48
- Handgriff
- 49
- Lenkstange
- 50
- Bedienelemente
- 51
- Antriebsrad
- 52
- Sitz
- 53
- Rückenlehne
- 54
- Verstellbarer Karosserieabschnitt/Zusatzrahmen
- 55
- Beleuchtung
- 56
- Blinker
- 57
- Anzeige/Anzeigeinstrumente
- 58
- Rückspiegel
- 59
- Weiterer Insasse
- 60
- Abstellplatz für Gepäck
- 61
- Heizelement
- 62
- Kofferraummodul
- 63
- Witterungsschutz
- 64
- Schnittstelle für mobile Geräte
- 65
- Batterie
- 66
- Ladeelektronik
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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