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Kraftfahrzeug mit drei Rädern
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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit Karosserie, Antriebsmotor
und Lenkrad, insbesondere einen Personenkraftwagen.
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Durch die Preissteigerungen der Kraftstoffe, insbesondere für die
Verbrennungsmotoren, ist die Automobilindustrie angehalten, energiesparende Fahrzeuge
zu entwickeln. Bei der augenblicklichen Entwicklung versucht man, die Fahrzeuge
leichter und windschlüpfriger zu bauen, mit kleineren und besseren Motoren auszustatten
und dem Gesamt fahrzeug weniger Rollwiderstand zu geben. Hier werden die verschiedensten
Lösungswege vorgeschlagen, die sich im allgemeinen aber nur auf Veränderungen an
Einzelteilen erstrecken. Auf diese Weise kann man z.B. 4. oder 5 z des üblichen
Treibstoffverbrauchs herkömmlicher Fahrzeuge einsparen. Es hat sich aber gezeigt,
daß die Veränderung lediglich von Einzelelementen eines Kraftfahrzeuges ein verhältnismäßig
mühsamer Weg zur Lösung des Generalproblems und Erreichung des allgemeinen Zieles
zur Energieeinsparung ist.
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Ein nur scheinbarer Lösungsweg ist die Konzeption eines Kleinwagens,
der durch die kleinen, teilweise dadurch aber auch empfindlichen Bauelemente leichter
wird, folglich mit schwächerem Motor antreibbar ist und einen geringeren Treibstoffverbrauch
hat. Mit der Entwicklung zum Kleinwagen hin opfern die Konstrukteure aber zwangsläufig
Sicherheitsmerkmale für die Fahrzeuginsassen. Schwächere Motoren haben nicht die.zweckmäßigen
Reserven bei Uberholmanövern, leichte und schwache Bauteile wirken sich im Unfallmoment
eines Fahrzeuges negativ aus usw.
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Erhebliche Vorteile würden sich also bei einem Wagen als komfortabler
Limousine ergeben, deren Absatz aber nur garantiert wird, wenn ein derart größeres
Fahrzeug gegenüber den herkömmlichen Konstruktionen besser und preiswerter wird.
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Die bisherige Bauweise steht aber den gängigen Forderungen, wie z.B.
weniger Treibstoffverbrauch, weniger Materialaufwand beim Bau und geringere Belastungen
der Konstruktionsteile entgegen. Es kann sogar festgestellt werden, daß einzelne
Bauteile in einem Fahrzeug bereits heute einen optimalen Standard erreicht haben,
der ohne Gefahr einer unzulässigen Funktionsweise nicht weiter gesteigert werden
kann. Die Möglichkeit, die Entwicklung in Richtung auf weitere energiesparende Fahrzeuge
voranzutreiben, erscheint schwieriger zu werden und sich mehr und mehr auf kleine
Einzelheiten zu beschränken.
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Es müßte daher nach einer neuen Konzeption gesucht werden, denn eine
Gewichtsverminderung kann man durch Verringerung der Blechstärke von 0,5 mm auf
0,45 mm über einen gewissen Betrag hinaus nicht weiter vorantreiben. Es bedeutet
daher die Gewichtseinsparung von wenigen Kilogramm in einem herkömmlichen Fahrzeug
bereits eine nennenswerte Verbesserung.
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Man hat berechnet, daß ein Fahrzeug die gleichen Leistungsgewichte
und damit Beschleunigungswerte hat, wenn es bei einem Leergewicht von 1000 kg einen
Antrieb mit 100 PS oder vergleichsweise bei einem Leergewicht von 800 kg einen Antrieb
mit nur 80 PS hat.
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Es wurden auch bereits Verbesserungen der Windschlüpfrigkeit bekannter
Fahrzeuge vorgenommen, nachteilig sind aber doch immer noch die zahlreichen Unterbrechungen
in der Karosseriehaut, die während der Fahrt zu Strömungsturbulenzen und damit zu
Luftwiderstand führen.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Kraftfahrzeuges,
insbesondere eines Personenkraftwagens mit Verbrennungsmotor, der trotz herkömmlicher
Abmaße komfortabler Limousinen und dabei entsprechenden Sicherheiten der Bauteile
Gewichtseinsparungen und Funktionsvorteile ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch,
daß
der Antriebsmotor etwa in der Mitte des Fahrzeuges im Bereich hinter der Rückenlehne
des Fahrersitzes und quer zur Fahrtrichtung liegend angeordnet ist, ein einziges
mit seer tationsachse Triebrain W wucht zur Antriebswelle des Motors an dessen einem
Ende und an einer Seite des Fahrzeuges angebracht ist und zwei nicht angetriebene
Räder vor und hinter dem Triebrad und auf der dem Trieb rad gegenüberliegenden Seite
des Fahrzeuges derart angeordnet sind, daß die drei Räder als Eckpunkte in Draufsicht
ein Dreieck aufspannen. Durch die Anordnung des Antriebsmotors in dem vorstehend
genannten Sinne, bisweilen auch als Mittelmotor bezeichnet, ergibt sich nicht nur
die Möglichkeit einer bemerkenswerten Gewichtserleichterung, sondern es ergeben
sich Vorteile, die man bei den herkömmlichen Fahrzeugkonzeptionen nicht für möglich
gehalten hat. Durch den neuen Aufbau mit nur drei Rädern, die in Draufsicht als
Eckpunkt ein Dreieck aufspannen, entfällt die gesamte Baugruppe eines Rades, wodurch
sich eine Gewichtsverringerung in der Größenordnung von 25 % gegenüber herkömmlichen
Fahrzeugen ergibt. Mit einem normalen 80 PS-Motor kann ein solches Fahrzeug in vorteilhafter
Weise jetzt mit einem Leistungsgewicht von besser als 10 kg pro PS betrieben werden.
Der Verbrauch liegt deutlich unter 5 1 auf 100 km; und das bei einem komfortablen
Fahrzeug mit größerem Radstand (Abstand der beiden am weitesten voneinander entfernt
liegenden Radachsen) als bei größeren Vierradfahrzeugen, die derzeit im Handel erhältlich
sind. Das Leistungsgewicht ist gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen verbessert, so
daß ihre Beschleunigungswerte zur Erhöhung der Sicherheit im Verkehr beitragen In
vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in Draufsicht und Vorwärtsfahrtrichtung
das Triebrad rechts etwa in der Mitte, das Hinterrad links hinten an der Fahrzeugseite
und das Vorderrad im vorderen Bereich liks derart angeordnet, daß amine Laufspur
zwischen denen des Trieb-und Hinterrades liegt, und das Vorderrad ist durch das
Lenkrad um eine zur waagerechten Laufachse senkrechte Dreh-
lenkachse
drehbar. Diese Ausführungsform wird in den rechtsfahrenden Ländern mit Linkssteuerung
bevorzugt sein, und es versteht sich, daß bei Anordnung des Lenkrades auf der rechten
Fahrzeugseite vorn die vorstehend beschriebenen Anordnungen umzukehren sind. Durch
diese Anordnung der Räder in Dreieckform erhält das Fahrzeug eine gleichgute Straßenlage
wie die herkömmlichen Fahrzeuge mit vier Rädern.
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In Vorwärtsrichtung gesehen liegt das Vorderrad mit der Lenkverbindung
zwischen den beiden anderen Rädern (und vor diesen), kann aber einen wesentlich
besseren Wenderadius dadurch vorsehen, daß es ohne Verbindung zu einem zweiten Vorderrad
für sich allein aufgehängt und entsprechend um eine senkrechte Achse drehbar ist.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn erfindungsgemäß der Drehwinkel des Vorderrades
um ds Drehlenkachse, welche im Lot angeordnet zu denken ist, nahezu 1800 beträgt.
Durch die vorteilhafte Anordnung des einzigen Vorderrades in Verbindung mit der
Lenkung kann das Spurgestänge mit allen damit zusammenhängenden Bauelementen im
Sinne der Gewichtseinsparung, Verringerung der Anschaffungskosten und Verbesserung
der Betriebssicherheit entfallen. Durch die Konzeption gemäß der Erfindung ist ein
großes komfortables Fahrzeug geschaffen, welches trotz verbessertem Radstand eine
bessere Manöverierfähigkeit als ein Kleinwagen besitzt, denn ein Lenkeinschlag bis
zu 900 ist bei herkömmlichen Fahrzeugen außerordentlich.
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Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn das Triebrad breiter
und kräftiger ausgebildet ist als die Vorder- und Hinterräder, vorzugsweise der
Radius des Triebrades größer als de.r der anderen Räder ist, und wenn die Profilierung
der drei Reifen unterschiedlich ist. Die Räder eines Fahrzeuges haben eigentlich
verschiedene Funktionen und können durch die Maßnahmen der Erfindung auch entsprechend
unterschiedlich ausgebildet werden. Die Eigenschaft des Triebrades einerseits und
auch des lenkenden Rades andererseits können nunmehr im Hinblick auf Größe und Profilgestaltung
unterschiedlich aufgebaut werden. Ähnliches gilt
auch für die Bremsfunktion.
Die Ausbildung des jeweiligen Rades kann also ganz auf seine Eigenart und Aufgabe
im einzelnen zugeschnitten werden. Hierbei ist im Zusammenhang mit dem Triebrad
an eine größere Belastung zu denken, wobei durch die vorstehenden Maßnahmen, insbesondere
das breitere und kräftigere Ausbilden des Triebrades, sicherlich die Kraft des Motors
damit besser auf die Fahrbahn gebracht werden kann. Dies gelingt dadurch, daß das
treibende Rad besonders breit ist und ein verhältnismäßig kräftiges Profil aufweist.
Günstig ist auch die Vergrößerung des Druchmessers des Triebrades im Vergleich zu
dem der anderen Räder. Das Vorderrad oder lenkende Rad kann man dann in vorteilhafter
Weise mit einem Längsprofil oder Radialprofil ausstatten, weil ähnlich wie bei Motorradvorderrädern
hier hauptsächlich auf die Lenkfunktion abgestellt werden kann.
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Das Hinterrad hingegen braucht lediglich die Lastträger-und Bremsfunktion
zu erfüllen. Es kann dabei vorteilhaft sein, wenn man das lenkende Rad von der Bremsfunktion
freihält, damit ein Blockieren ausgeschaltet und andererseits das Lenken auch bei
einer starken Bremsung in der Funktion zuverlässig bleibt. Nach der erfindungsgemäßen
Konzeption kann das treibende Rad nicht blockieren und übt damit seine Bremswirkung
optimal aus. Das nachlaufende, hintere Rad wiederum ist vorzüglich für die Bremsfunktion
geeignet. Von diesem Hinterrad kann im übrigen nur in geringerem Maße eine Drehwirkung
beim Bremsen ausgehen, weil das Fahrzeug sozusagen am Hinterrad hängt, also seitlich
nicht ausbrechen kann.
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Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn das Triebrad ohne
Differentialgetriebe direkt mit der Antriebswelle des Motors verbunden ist. Hierdurch
kann eine weitere wesentliche Baugruppe eines Fahrzeuges eingespart werden, wodurch
das Gewicht nochmals beachtlich zu verringern ist.
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Durch die Maßnahmen der Erfindung entfallen mithin ganze Bauteilgruppen,
ohne daß die Fahrzeuggröße und sein Komfort insgesamt verringert wird. Aber nicht
nur Gewicht und Rollwiderstand sind auf diese Weise zu verringern, sondern auch
das
Platzangebot im Fahrzeug ist besser. Der Wegfall des vierten Rades und damit des
gesamten Aufbaues der gekompletten Hinterachse mit Federung sowie Lenk- und Spurstangen
im vorderen Bereich ist nicht nur das Fahrzeuggewicht erheblich verbessert (wenigstens
100 kg weniger), sondern leere Räume für Gepäck usw. stehen in größerem Maße zur
Verfügung. Die drei Radkästen stören dabei wenig, und ein derart aufgebautes Fahrzeug
kann trotz längeren Radstandes im Vergleich zu herkömmlichen größeren und komfortablen
Fahrzeugen dennoch in seinen Außenabmessungen bedeutend kürzer sein. Zu dem großzügigeren
Raumangebot ergibt sich auch der Vorteil, daß eine glatte Bodengruppe möglich wird,
die schon deshalb leichter realisierbar ist, weil ein Radkasten weniger als Luftfänger
vorhanden ist. Auch geringere Korrosionsanfälligkeit ergibt sich aus dem neuen Aufbau
gemäß der Erfindung.
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Bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist hinter
der Rücken lehne des Fahrersitzes die Rücksitzbank in einer Rücken-an-Rücken-Anordnung
vorgesehen. Es hat zwar schon Kleinfahrzeuge (Janus) mit einer solchen Sitzanordnung
gegeben, bei welchem die Oberkanten der Vorder- und Rücksitz-Rückenlehnen dicht
beieinander angeordnet oder miteinander verbunden waren, bei komfortablen Großfahrzeugen
hat es diesen Gedanken aber noch nicht gegeben, und außerdem ist durch die übrigen
Maßnahmen der Erfindung mit dem in der Mitte angeordneten und querliegenden Antriebsmotor
eine Unterbringung desselben besonders günstig möglich. Durch diesen Mittelmotor
kann der Motorraum auch sehr zweckmäßig gekapselt werden, so daß die Geräuschentwicklung
auf die Umwelt mit geringen Mitteln niedrig gehalten werden kann.
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Der Motorraum muß zwar fremdbelüftet werden, andererseits ergibt sich
dadurch aber eine bessere Temperierung des Sitzraumes ohne zusätzlichen Aufwand.
Der Raum unter den Sitzen kann ferner noch Nebeneinrichtungen aufnehmen, wie z.B.
Batterie, Tank, Kühler usw., so daß diese Teile gleichzeitig auch im stoßsichersten
Teil des Fahrzeuges untergebracht sind.
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Durch die Neugruppierung der Antriebsteile und auch der Sitze sind
also die Gepäck räume im Innenraum des Fahrzeugs vergrößert worden. Ein großräumiger
Innenraum würde sich ferner dadurch ergeben, wenn erfindungsgemäß zur Verringerung
des Luftwiderstandes eine windschlüpfrige Karosserieform mit glatter Außenschale
geschaffen wird. Mit der konventionellen Fahrzeugform sind gewisse Widerstandswerte
nicht oder nur schwer zu verbessern. Durch die Umgestaltung der Außenhaut des Fahrzeuges
lassen sich z.B. viele Unterbrechungen in der herkömmlichen Karosseriehaut glätten,
so daß der Luftwiderstand sinkt und gleichzeitig das Raumangebot im Fahrzeug für
Gepäck und Personen verbessert wird.
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Durch eine solche Änderung der äußeren Form könnten mit Vorteil auch
zu öffnende Klappen für den Antriebsmotor und die Kofferräume entfallen, und es
ließen sich auch die Front- und Heckpartien des Fahrzeuges als aerodynamisch günstige
Glasteile formen. Diese Gruppierung läßt auch den Wegfall von ein oder zwei Seitentüren
vorstellbar werden, ohne daß man den Komfort nennenswert einbüße, Durch die neue
Anordnung des Motors quer zur Fahrtrichtung ist eine vollkommene Kapselung desselben
mit geringen Mitteln möglich,und damit und durch den geänderten Gesamtaufbau des
neuen Fahrzeuges ist auch eine geringere Korrosionsanfälligkeit verbunden, und man
kann auch die modernen Baustoffe einsetzen, welche der Korrosion besser widerstehen.
Die Anordnung des Mittelmotors und das Entfallen des Differentialgetriebes bringen
aber keine Nachteile in der Fahrfunktion mit sich, denn die Wirkung des Sperrdifferenzials
herkömmlicher Fahrzeuge ergibt sich bei dem neuen Aufbau von allein.
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Durch die Erfindung ist nicht nur den Forderungen nach weniger Bauteilen,
weniger Gewicht, weniger Luft- und Rollwiderstand genüge getan, sondern es ergeben
sich mit Vorteil für das neue Fahrzeug auch weniger Anschaffungskosten, geringerer
Treibstoffverbrauch, mehr Sicherheit, Komfort, bessere Fahrleistung und kleinere
Umweltbelastung. Im we-
sentlichen werden diese Vorteile durch
die unkonventionelle Verringerung der Anzahl der Baugruppen eines Kraftfahrzeuges
erreicht. Das Weglassen des vierten Rades unter Konzeption des Dreiradfahrzeuges
bedeutet allein schon eine etwa 25 %-ige Reduzierung aller damit betroffenen und
zusammenhängenden Aggregate und auch der daraus abzuleitenden Verbrauchskriterien.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen: Figur 1 die Seitenansicht eines Fahrzeuges
gemäß der Erfindung mit glatter Außenhaut und drei Rädern, Figur 2 die Ansicht des
Fahrzeuges der Figur 1 von vorn, Figur 3 die Ansicht desselben Fahrzeuges von hinten,
Figur 4 eine schematische Innenansicht, bei der die Sitzgruppe in ihrer Anordnung
im Vordergrund steht, Figur 5 eine ähnliche Ansicht wie Figur 4, wobei die Kofferräume
und der Motorraum hervorgehoben sind, Figur 6 abgebrochen das hintere Ende des Fahrzeuges
in einer ähnlichen Darstellung wie bei Fig. -5, wobei die Vergrößerung des Gepäck
raumes durch Änderung der Rücksitze gezeigt ist, Figur 7 eine Draufsicht auf das
Innere des Fahrzeuges bezüglich seiner wesentlichen Teile, in-schematischer Darstellung,
Figur 8 die Draufsicht auf das hintere Teil des Fahrzeuges in ähnlicher Darstellung
wie Figur 7, wobei der Gepäckraum gemäß Aufbau nach Fig. 6 vergrößert ist, und Figur
9 eine schematische Seitenansicht des Fahrzeuges mit dem stoßsicheren Fahrzeuginnenteil.
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Das in den Figuren dargestellte Fahrzeug hat eine Karosserie 1 mit
glatter Außenhaut 2 mit wenigen Spalten und Kanten in der Oberfläche zur Verringerung
des Luftwiderstandes.
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Das viertürige Fahrzeug hat Linkssteuerung, wie man insbesondere aus
den Figuren 2 und 7 mit dem Lenkrad 3 erkennt.
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In Figur 7 ist gezeigt, daß der Antriebsmotor 4 mit seiner Antriebsachse
5 etwa in der Mitte des Fahrzeuges im Bereich hinter der Rückenlehne 6 des Fahrersitzes
7 und quer zur Vorwärtsrichtung des Fahrzeuges, die in den Figuren 4 und 7 durch
den Pfeil 8 dargestellt ist, liegend angeordnet ist. Ohne Differentialgetriebe steht
die Antriebswelle 5 des Motors 4 in Flucht zur Achse des Triebrades 9 und in direkter
Antriebsverbindung mit diesem. In Fahrtrichtung 8 gesehen befindet sich das Triebrad
9 auf der rechten Seite des Fahrzeuges und verhältnismäßig dicht am Rand desselben,
während das Vorderrad 10 und das Hinterrad 11 im wesentlichen auf der gegenüberliegenden
Seite des Triebrades 9 im Fahrzeug angeordnet sind. Betrachtet man die senkrechten
Mittelachsen der Räder 9 bis 11 in Draufsicht gemäß Figur 7 als Eckpunkte eines
Dreiecks, so erkennt man, wie die drei Räder 9 bis 11 ein Dreieck aufspannen.
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Die Laufspur des Vorderrades 10 liegt dabei zwischen denen der Räder
9 und 11. Deshalb ist in den Figuren 2 und 3 der Abstand zwischen dem Vorder-und
Hinterrad 10 und 11 erkennbar.
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Das Triebrad 9 ist breit und kräftig ausgebildet, damit die Last des
Fahrzeuges, einschließlich der des Motors und der Insassen, günstig auf das Triebrad
9 und damit auf die Fahrbahn-übertragen wird. Die Gepäckräume 12 und 13 verteilen
ihre Last zum Teil auch auf das Vorderrad 10 und das Hinterrad 11.
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Das Vorderrad 10 kann durch das Lenkrad 3 um eine zur waagerechten
Laufachse 14 (Fig. 1 und 4) senkrechte Drehlenkachse 15 geschwenkt werden, wie sich
den Figuren 4 und 7 unschwer entnehmen läßt. Mit ausgezogenen Linien und geschwärztem
Profil ist in Figur 7 das Vorderrad 10 in der
Stellung in Richtung
Vorwärtsfahrt 8 gezeigt, während quer dazu die Position des Vorderrades 10 zum Wenden
des Fahrzeuges gezeigt ist. Man erkennt, daß hier ein Lenkeinschlag von 900 möglich
ist. Damit beträgt der Drehwinkel dee Vor-0 derrades 10 um die Drehlenkachse 15
herum nahezu 180 In Figur 9 stellt der schraffierte Bereich 16 die stoßsichere Innenzone
des Fahrzeuges (außerhalb der Knautschzonen) dar.
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Zur Vergrößerung des hinteren Gepäckraumes 13 ist in den Figuren 6
und 8 in Seiten- und Draufsicht dargestellt, wie die Sitzfläche 18 der allgemein
mit 17 bezeichneten Rückbank auf den Boden neben dem Hinterrad 11 angeordnet werden
kann, so daß sich das in den Figuren 6 und 8 mit 19 bezeichnete Zusatzvolumen für
den Gepäcktransport ergibt.