DE4441642A1

DE4441642A1 - Radaufhängung für Rollbrett (Starrachsen-Version)

Info

Publication number: DE4441642A1
Application number: DE19944441642
Authority: DE
Inventors: Rudi Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-25
Filing date: 1994-11-23
Publication date: 1995-04-06
Anticipated expiration: 2014-11-24
Also published as: DE4426337C2; DE4426337A1; DE4441642C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein vierrädriges, durch Gewichtsverlagerung lenkbares Rollbrett nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche nicht motorangetriebenen Straßen- oder Geländefahrzeuge für Sport- und Spielzwecke sind u. a. als Skateboards, Snakeboards oder Speedsegel-Fahrzeuge bekannt. Ihre Radaufhängung besteht meist aus 2 unabhängig voneinander aufgehängten, beweglich mit dem Aufbau (Standbrett) verbundenen Starrachsen, die über Gewichtsverlagerung und/oder Fußsteuerung gelenkt werden können.

Bei den Skateboards, den Rollbrettern im ursprünglichen Sinne, sind die Achskörper am Aufbau (meist ein einfaches Brett) über jeweils ein Drehgelenk befestigt, deren Drehachsen aus der Vertikalen um einen bestimmten Winkel nach vorne bzw. hinten geneigt sind. Infolge dieser Neigungswinkel werden bei einer Kippbewegung des Aufbaus um seine horizontale Längsachse beide Achskörper derart zueinander verdreht, daß das Fahrzeug eine Kreisbahn zur abgekippten Seite hin einschlägt. Je größer dieser Winkel gewählt ist und je stärker das Gewicht nach kurveninnen verlagert bzw. der Aufbau gekippt wird, desto enger fällt der Radius der Kreisbahn aus.

Die Rückstellung in die Normallage erfolgt üblicherweise durch elastische Elemente, die parallel zum Drehgelenk angeordnet und daher nur bei Lenkbewegungen der Achsen wirksam sind. Sie federn also keine Fahrbahnstöße (z. B. infolge Steinen oder Schlaglöcher) ab. Die Wirkungsweise einer solchen Rollbrett-Radaufhängung geht beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 27 46 270 A1 hervor, deren Besonderheit eine in der Mitte nach oben gekröpfte Starr achse ist (Verbesserung der Bodenfreiheit; kein Einfluß auf die Kinematik der Radaufhängung).

Aufgrund ihrer relativ kleinen Raddurchmesser, der geringen Spur weite und des geringen Radstandes sind die Skateboards zwar sehr wendig, jedoch i.a. nur für glatte und befestigte Fahrbahnen ge eignet.

Die Speedsegel-Fahrzeuge (Rollbretter mit Segelantrieb) haben eine ähnlich funktionierende Radaufhängung wie die Skateboards, sind aber wegen ihrer größeren (meist gummibereiften) Räder sowie ihres längeren Radstandes darüberhinaus bedingt geländetauglich; ihr Einsatzgebiet sind vor allem von der Flut freigegebene, feuchte und relativ feste Sandstrände. Aufgrund des langen Radstandes ist der durch Gewichtsverlagerung erzielbare Lenkeffekt jedoch nur wenig wirksam. Zudem ist der Untergrund oft nicht fest genug, um allein durch Gewichtsverlagerung eine ausreichend präzise Steuer ung zu erlauben (bei zu starker einseitiger Belastung könnten sich die jeweiligen Räder im Sand eingraben), daher erfolgt die Steue rung des Fahrzeugs - ähnlich wie beim Windsurfen - zusätzlich über die Lateralkraftverschiebung des hierbei verwendeten Windsurf- Segels: Bei Neigung des Riggs in Fahrtrichtung nach hinten wandert der Segeldruckpunkt (Lateralpunkt) hinter die Seitenkraft-Resul tierende der Räder, wodurch das Fahrzeug in die dem Wind zuge wandte Richtung dreht; bei nach vorne geneigtem Rigg dreht es in die andere Richtung.

Während bei den Speedsegel-Rollbrettern das Segel sowohl für den Vortrieb als auch für die Steuerung unerläßlich ist, werden auch bei den normalerweise durch Fußkraft fortbewegten Skateboards ge legentlich Segel eingesetzt; dort allerdings weniger zu Steuer ungszwecken, sondern für einen bequemeren Antrieb.

Im Gegensatz zu den Skateboards und Speedsegel-Fahrzeugen hat das Snakeboard keinen festen Aufbau, sondern besteht aus 3 Segmenten, die durch 2 Drehgelenke miteinander verbunden sind. Der Fahrer steht meist in Fußschlaufen mit dem vorderen Fuß auf dem vorderen Segment und mit dem hinteren Fuß auf dem hinteren, und kann somit durch Drehen der Füße zu- oder gegeneinander die Achsen direkt verdrehen und dadurch das Fahrzeug lenken. Eine Gewichtsverlage rung nach kurveninnen ist daher nicht mehr für die Steuerung er forderlich, sondern nur, um das Gleichgewicht zu halten. Das Snakeboard fällt damit strenggenommen nicht in die Fahrzeuggattung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Ein wesentlicher Nachteil der genannten Rollbretter resultiert da raus, daß die Räder in vertikaler Richtung gegenüber dem Aufbau ungefedert aufgehängt sind nicht die Möglichkeit haben, bei über fahren von Fahrbahnunebenheiten durch durch eine Relativbewegung gegenüber dem Aufbau die Fahrbahnstöße und die damit verbundenen hohen Radlaständerungen abzumildern. (Starke Radlaständerungen führen zu kurzzeitigen Minderungen des Kraftschlusses mit der Fahrbahn, im Extremfall sogar zum Springen des Rades, was ins besondere bei Kurvenfahrt wegen des verringerten Seitenführungs vermögens zu einer Beeinträchtigung der Fahrsicherheit führt). Zudem wird die volle Stoßenergie unmittelbar auf das Standbrett übertragen, beeinträchtigt daneben den Fahrkomfort und ggf. auch das Gleichgewicht des Fahrers.

Letzterer Nachteil wurde erkannt und mit der Offenlegungsschrift DE 28 45 942 A1 eine Einzelradaufhängung vorgeschlagen, die eine individuelle Einfederung aller 4 Räder zum Ausgleich kleinerer Fahrbahnunebenheiten ermöglicht. Die Räder sind jeweils über relativ kurze Längslenker (Bezeichnung aus dem Automobilbau für Lenkerarme, die das Rad in einer in Fahrzeuglängsrichtung liegen den Kreisbahn führen) federnd mit den beiden starren Achskörpern verbunden, die ihrerseits mit herkömmlichen Skateboarddrehgelenken am Chassis befestigt sind. Jedes Rad hat damit 2 Freiheitsgrade gegenüber dem Aufbau: Die im wesentlichen vertikale Einfederung mit dem Längslenker (Drehung um die horizontale Längslenkerdreh achse) sowie die im wesentlichen um eine vertikale Drehachse er folgende Lenkbewegung mit dem starren Achskörper. Während bei der Geradeausfahrt i.a. nur vertikale Federbewegungen stattfinden, überlagern sich in der Kurve beide Bewegungsformen. Neben der skateboardtypischen, durch die Gewichtsverlagerung erzeugten Drehbewegung um die Lenkachsen federn die nun stärker belasteten kurveninneren Räder zusätzlich ein und die entlasteten äußeren Räder aus, was sich auf die Radaufhängungskinematik wie folgt auswirkt:

- Im Gegensatz zu den Starrachsen sind die starren Achskörper nun nicht mehr parallel zur Fahrbahn, sondern mitsamt den Rädern etwas nach innen geneigt. Offensichtlich um deren Neigungswinkel relativ zur Fahrbahn (Sturzwinkel) bei der Verwendung breiter Skateboardrollen gering zu halten, sind bei o.g. Offenlegungs schrift die Längslenker verhältnismäßig kurz ausgeführt.
- Um denjenigen Betrag, um den die Achskörper nach innen geneigt sind, muß der Aufbau stärker gekippt werden, damit derselbe Lenkeinschlag erzielt wird. Oder die Achskörper-Drehachse wird zur Kompensation dieses Effektes von vorneherein stärker geneigt ausgelegt.

Die betragsmäßige Aufteilung der beiden Radbewegungsformen unter einander (Drehbewegung um die Längslenkerdrehachse einerseits und um die Achskörperdrehachse andererseits) und damit auch das Fahr verhalten hängen neben den geometrischen Daten (Lenkerlänge und Spurweite) auch vom Verhältnis der Federraten ab, da nicht nur die Räder an den Achskörpern federnd aufgehängt sind, sondern auch die Achskörper federnd am Aufbau. Durch Abstimmung der Federraten aufeinander läßt sich in weiten Bereichen sicherlich ein erwünsch tes und definiertes Fahrverhalten erzielen; massive Probleme sind allerdings im hochdynamischen Schwingbereich zu erwarten, wenn z. B. durch hochfrequente Fahrbahnanregungen die Achskörper (die ja sowohl mit den Rädern als auch mit dem Aufbau federnd verbun den und damit schwingfähig sind) zu Eigenbewegungen angeregt wer den und ein unkontrollierbares Fahrverhalten bewirken können.

Aus der Offenlegungsschrift DT 27 27 561 A1 ist eine weitere Ein zelradaufhängung für Rollbretter bekannt, die weniger den Feder ungskomfort, sondern das Sturzverhalten der Radaufhängung verbes sern soll. Hierzu ist jedes Rad an einem Radträger befestigt, der über Doppelquerlenker mit dem Aufbau verbunden ist und dadurch in der Ebene quer zur Fahrtrichtung in einer (abhängig von den Len kerlängen) etwa ovalen Bahn geführt wird, wobei das Rad seinen Sturzwinkel relativ zum Aufbau ungefähr beibehält. Wird dieses nach kurveninnen gekippt, neigen sich die Räder mit und ändern dementsprechend ihren Sturz gegenüber der Fahrbahn ("Kurvenleger").

Damit die Räder hierbei nicht geradeaus weiter fahren, sind die Radträger zusätzlich um ihre Hochachse drehbar aufgehängt und vom Aufbau über ein Lenkgestänge gesteuert. Jedes Rad erhält somit zunächst einen 2. Freiheitsgrad (neben der Vertikalbewegung also auch eine Drehung), der allerdings durch die Zwangsteuerung über das Lenkgestänge gleich wieder aufgehoben wird (im Gegensatz zur vorgenannten Offenlegungsschrift, wo die Räder wegen der nur elas tischen Fesselung des Achskörpers auch undefinierte Positionen einnehmen können).

Diese Radaufhängung schafft vermutlich gute Voraussetzungen für eine optimale Kurvenfahr-Kinematik, doch ist der Aufwand an Teilen beinahe so hoch wie bei einer Kraftfahrzeug-Vorderachse. Offen sichtlich um diesen Aufwand nicht noch höher zu treiben, wird auf eine Vertikalfederung der Räder verzichtet. Die unteren Querlenker einer Achse sind nämlich als durchgehende Streben ausgeführt, die drehbar am Aufbau aufgehängt sind und daher keine ein- oder beid seitigen Einfederungen zulassen, wie sie zum Ausgleich von Fahr bahnunebenheiten erforderlich wären. Allerdings wird durch diese Fesselung der unteren Querlenker auch eine unangenehme Eigenschaft der Doppelquerlenkerachsen bei Geradeausfahrt vermieden: Die Spur weitenänderung beim gegenseitigen Einfedern, die zu einem vorüber gehenden Verlust des Kraftschlusses mit der Fahrbahn führen kann.

Mit Aktenzeichen P 44 26 337.6 wird schließlich eine Rollbrett- Radaufhängung vorgeschlagen, welche demgegenüber wesentlich ein facher aufgebaut ist und bei ähnlicher Kinematik zusätzlich jedem Rad noch individuelle Einfederungsmöglichkeiten bietet. Dies wird durch eine Einzelradaufhängung mit Verbundlenkerkinematik erzielt, die in jeder Fahrsituation insbesondere ein optimales Seitenfüh rungsvermögen gewährleistet und dadurch maximale Querbeschleuni gungen ermöglicht. Sie eignet sich daher für höchste sportliche Ansprüche auch bei widrigen Fahrbahnbedingungen. Nachteilig ist allerdings der relativ hohe Aufwand für die Radaufhängungs- und die Federungselemente, der in vielen Fällen, wo auch einfacher konziperte Fahrwerke (z. B. auf ebenen, griffigen Fahrbahnen) ebenso ihren Zweck erfüllen, ungerechtfertigt erscheint.

Ziel der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Realisierung eines einfachen, leichten Rollbretts, das die genannten Nachteile der vorbekannten Rollbretter nicht oder nur in gemäßigter Form auf weist und das bezüglich seiner Steuerungs- und Fahreigenschaften sowie der Fahrgeschwindigkeit den üblichen Rollbrettern überlegen ist.

Dieses Ziel wird durch die Hauptmerkmale der Patentansprüche erfüllt: Die Achskörper sind nicht wie bei den bekannten Starr achsausführungen über zentrale Drehgelenke, sondern jeweils über mindestens zwei Lenker am Aufbau befestigt und über Federelemente an diesem abgestützt. Die Lenker drehen sich dabei im wesentlichen um eine quer zur Fahrtrichtung liegenden Drehachse (Längslenker) und sind in der Seitenansicht schräg im Raum angeordnet, so daß sich in der Draufsicht die Projektionen der Lenkerlängen beim Ein- und Ausfedern verlängern und verkürzen.

- Beim gleichsinnigen Ein- und Ausfedern, wie es z. B. in der Gera deausfahrt beim überfahren von Bodenwellen auftritt, ändern sich auch die Lenkerprojektionen gleichsinnig. Die an den Lenkern ge führte Starrachse verändert dabei ihren Lenkwinkel nicht und fährt weiter geradeaus. (Sie dreht sich mitsamt den Lenkern um eine horizontale Drehachse, die durch die aufbauseitige Lenker befestigungspunkte hindurchgeht).
- Bei einer Kippbewegung des Aufbaus um dessen Längsachse (Einlei tung einer Kurvenfahrt), bei der das kurveninnere Rad ein- und das äußere Rad ausfedert, verkürzt sich die Projektion des äußeren und verlängert sich die Projektion des inneren Lenkers, wodurch die Starrachse einen Lenkwinkel erfährt. Je steiler in der Seitenansicht die Lenker angestellt sind, desto stärker ist der Lenkeffekt, desto schlechter ist allerdings auch der Wir kungsgrad beim Ein- und Ausfedern (hierbei sollten sich die Räder möglichst in vertikaler Richtung bewegen, um keine Stoß komponenten in Fahrzeuglängsrichtung zu erhalten). Bei der Wahl des Lenker-Anstellwinkels ist also ein Kompromiß zwischen den Lenkungs- und den Federungseigenschaften der Radaufhängung er forderlich.

Im Gegensatz zur üblichen Rollbrettlenkung, wo die Starrachse um eine feste Drehachse kreist, dreht sich hier der Achskörper um eine virtuelle Drehachse, die in der Mitte zwischen beiden Lenkern in einer Fläche liegt, die durch die Lenker aufgespannt wird. Auf die Vorteile dieser aufgelösten Bauweise wird später noch einge gangen.

Auch der erstgenannte, für die Federung erforderliche Freiheits grad (Drehung des Achskörpers um eine Querachse) ist insofern neu, da hier der Achskörper mitsamt den Lenkern gegenüber dem Aufbau federt.

Dieses Kinematikprinzip unterscheidet sich grundsätzlich von der ebenfalls federnden Radaufhängung aus DE 28 45 942 A1: Dort ist der Achskörper wie bei den üblichen Rollbrettern mittels eines einfachen Drehgelenks am Aufbau angelenkt. Dies fesselt 5 der 6 Freiheitsgrade, die ein Körper im Raum innehat (3 Dreh- und 3 Schiebebewegungen) und läßt nur die Drehbewegung um die Gelenk achse zu, die der Steuerung des Rollbretts dient. Die Räder sind hier ihrerseits an den Achskörpern nochmals über jeweils einen Längslenker befestigt, welcher ebenfalls nur eine einzige Drehbe wegung - die Drehung um eine horizontale Querachse, die dem Einf edern der Räder dient - zuläßt. Gegenüber dem Aufbau weist damit jedes Rad 2 Freiheitsgrade auf. (Darüberhinaus haben die Räder mit der Rollbewegung um die Radachse selbstverständlich noch einen 3. Freiheitsgrad, der jedoch üblicherweise bei kinematischen Überle gungen unberücksichtigt bleibt).

Im Gegensatz hierzu weisen bei der vorliegenden Erfindung die Achskörper selbst (und damit auch die "kinematisch starr" an ihnen befestigten Räder) die beiden Freiheitsgrade auf, die einerseits zum Lenken des Bretts und andererseits zum Einfedern der Räder be nötigt werden.

Neben diesen beiden für die Funktion erforderlichen Freiheits graden läßt eine räumliche Aufhängung an zwei Lenkern nur mittels Kugelgelenken dem Achskörper allerdings noch weitere (hier uner wünschte) Freiheitsgrade zu, welche entweder durch zusätzliche Lenker oder durch teilweisen Ersatz der Kugelgelenke (welche alle 3 Rotationsfreiheitsgrade ermöglichen) durch Drehgelenke wieder aufgehoben werden müssen. Hierauf wird bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele näher eingegangen.

Bezugszeichenliste

1, 21, 41, 61, 81, 101, 121, 141 Aufbau (Standbrett)
2, 22, 42, 62, 102, 142 Lagerhalter
3, 23, 43, 63, 103, 143 Lenker-Lager
4, 24, 44, 64, 84, 104, 124, 144 Federabstützung
5, 25, 45, 65, 85, 105, 145 Axialführung
6, 26, 46, 66, 86, 106, 126 Gummilager
7, 27, 47, 67, 87, 107, 127 Federelement
28, 48 Federteller
29, 49, 89 Befestigungselement
10, 30, 50, 70, 90, 110, 130, 150 Rad
11, 31, 51, 71, 91, 111, 131, 151 Achskörper
12, 32, 52, 72, 92, 112, 132, 152 Radlager
13, 33, 53, 73, 113, 153 Lenker
34 Lenker-Lagerwelle
35 Lenker-Gummilager
16, 36 Fußfläche
17, 37 Fußschlaufe
138 Zusatzfeder
19 Bremsbelag
20 Mastspur
Hinweis: Die Numerierung der Einzelteile stimmt weitgehend mit Aktenzeichen P 44 26 337.6 überein, um eine gute Vergleichbarkeit zu ermöglichen.

Beschreibung der Beispiele

In den Fig. 1 bis 10 sind an Vorder- und Hinterachse zur Ein grenzung des zeichnerischen Aufwands jeweils zwei unterschiedliche Ausführungsformen der Radaufhängung in einem Bild dargestellt.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen, teilweise geschnitten, zwei bevor zugte Beispiele in der Draufsicht, Seiten- und Vorderansicht. Die Räder sind jeweils voll ein- und voll ausgefedert gezeichnet, wie sie bei Kurvenfahrt mit maximaler Seitenneigung des Bretts ausge lenkt werden. Beiden Versionen ist gemeinsam, daß am Aufbau 1 bzw. 21 die Lagerhalter 2, 22 angebracht sind, welche die Lenkerlager 3, 23 zur Aufhängung der Lenker 13, 33 aufnehmen.

An der Vorderachse (Fig. 1a) sind die Lenker 13, 13′ drehfest mit den Drehstabfedern 7, 7′ verbunden, die jeweils in den Lagern 3, 3′ drehbar gelagert und über die Federabstützungen 4, 4′ drehfest mit dem Aufbau verbunden sind. Die Drehstabfedern sind torsions elastische Federelemente, die das Gewicht des Aufbaus und des Fahrers tragen und beim Ein- und Ausfedern die ausgelenkten Räder in die Normallage zurückstellen. Gegenüber den ebenfalls torsions elastischen Schraubenfedern haben sie den Vorteil einer äußerst geringen Bauhöhe, der sich vor allem zur Realisierung einer mög lichst flachen Standbrettposition nutzen läßt. (Dies ist aus dem Vergleich zu Fig. 1b ersichtlich: Das Vorderachs-Standbrett 1 kann in eine tiefere Position als an der Hinterachse (21) gebracht wer den, sofern es - wie in Fig. 2a angedeutet - im Freigängigkeitsbe reich der Räder entsprechend ausgeschnitten oder in der Breite verringert wird). Die Federrate der Drehstabfedern kann durch Variation der Stablänge und des -querschnitts abgestimmt werden. Um eine große Länge zu erzielen, sind bei diesem Beispiel die Drehstäbe in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet, was durch unterschiedliche Lenkerlängen rechts/links ausgeglichen wird.

Die Lenker 13, 13′ nehmen an ihrem beweglichen Ende über die Gummilager 6, 6′ den Achskörper 11 auf, der hier aus zwei gegen einander verschiebbaren Teilstücken besteht. (Die Verschiebemög lichkeit ist notwendig, da der Achskörper aufgrund der biegestei fen Befestigung der Lenker an den Drehstabfedern beim gegensei tigen Ein- und Ausfedern eine Längenänderung erfährt). Die Gummi lager sind derart vorgespannt, daß der Achskörper durch Reibung festgehalten wird. Zur Sicherheit gegen axiales Herausrutschen bei hohen Seitenkräften weist dieser allerdings noch eine zusätzliche Axialführung 5 auf, hier als wulstförmige Verdickung zu beiden Seiten der Gummilager ausgeführt. Infolge ihrer Elastizität ermög lichen die Gummilager 6, 6′ sowohl eine kardanische Auslenkung als auch in geringem Maße eine Drehbewegung des Achskörpers um seine Achse. (Beim vorliegenden Beispiel werden die Gummilager jedoch nicht auf Verdrehung beansprucht, da das Schiebegelenk zwischen den beiden Achskörperhälften auch eine Drehbewegung zuläßt). Am Ende des Achskörpers sind über die Radlager 12, 12′ die Räder 10, 10′ drehbar gelagert und über wulstförmige Verdickungen axial ge sichert.

An der Hinterachse (Fig. 1b) ist anstelle der beiden Drehstabfedern als Federelement 27 eine zentral angeordnete Schraubenfeder einge setzt, die durch den Federteller 28 und die Schelle 29 am Achs körper 31 befestigt ist und sich über den Federteller 24 am Auf bau abstützt. Im Gegensatz zu den beiden Federelementen an der Vorderachse wirkt die zentrale Feder allerdings als reine Hub federung, die beim gegensinnigen Ein- oder Ausfedern (wie hier dargestellt) nicht ausgelenkt und dadurch auch nicht wirksam wird. Sie wird lediglich an ihrem unteren Ende durch den schräggestell ten Achskörper kardanisch ausgelenkt und auf Biegung verformt.

Die erforderliche Wankabstützung (die u. a. bei Kurvenfahrt zur Rückstellung des um seine Längsachse gekippten Standbretts nötig ist) wird bei diesem Beispiel hauptsächlich durch eine gezielte Tordierung des Achskörpers 31 erreicht. Im Gegensatz zur Vorder achse ist er aus einem Stück und als torsionselastischer Drehstab ausgeführt, der durch die Winkelbewegung der ein- und ausgefeder ten Lenker 33, 33′ auf Torsion beansprucht wird und damit die Funktion eines Stabilisators ausübt. Die Wankfederrate kann wie bei den Drehstabfedern über Länge und Querschnitt des Achskörpers variiert werden. Zu dieser Drehstabfederrate addiert sich hier noch die Drehfederrate der beiden Gummilager 26, 26′ (falls diese einen größeren Anteil der Relativdrehung der Lenker zueinander aufnehmen) sowie die Biege-Rückstellkraft der Schraubenfeder gegen die kardanische Auslenkung am ihrem unteren Ende.

Die beiden Lenker 33 und 33′ sind über die Lagerwellen 34 und 34′ drehbar in den drei Lagerhaltern 22, 22′ und 22′′ gelagert. Da hier die Länge des Achskörpers 31 konstant ist, wird der für die Kurvenfahrt erforderliche Längenausgleich durch eine gelenkige (biegeweiche) Anbindung eines der beiden Lenker an seiner Lager welle erreicht. Hierzu ist der rechte Lenker 33′ auch aufbauseitig in einem Gummigelenk 35′ aufgehängt, das in der Draufsicht eine seitliche bzw. winklige Auslenkung des Lenkers 33′ zuläßt. Die Übertragung der an den Rädern angreifenden Seitenkräfte erfolgt dann allein über den linken Lenker 33.

Als Alternative zu dieser asymmetrischen Lenkeranbindung könnte auch der linke Lenker 33 in einem Gummilager 35 (zeichnerisch nicht dargestellt) aufgehängt werden. In diesem Fall müssen die Seitenkräfte anderweitig, z. B. durch einen zusätzlichen Lenker 33′′ (strichpunktiert eingezeichnet), auf den Aufbau übertragen werden. Solche Lenker sind im Automobilbau als Panhard-Stab bekannt.

In der Draufsicht (Fig. 1) sind neben den beschriebenen Radauf hängungsteilen noch einige Elemente angedeutet, die der Bedienungs erleichterung dienen: Fußmatten 16, 36 aus elastischem und tritt sicheren Material (sog. footpads) und/oder Fußschlaufen 17, 37 für einen besseren Halt der Füße auf dem Standbrett. (Anstelle der Fußschlaufen lassen sich auch Ski- oder Snowboardbindungen ein setzen). Ferner kann das Standbrett an der Vorderachse nach vorne verlängert werden, um eine Mastspur 20 zur Befestigung z. B. eines Windsurf-Riggs aufzunehmen, und an seiner Unterseite können über den Rädern Bremsblöcke 19 aus einem Material mit hohem Reibwert angebracht werden, die durch extremes Belasten der jeweiligen Achse an den Rädern zum Anstreifen gebracht werden (natürlich nur dann, wenn das Standbrett über den Rädern nicht ausgespart wird).

Die Fig. 4a, 5a und 6a zeigen in drei verschiedenen Ansichten eine kinematisch verfeinerte Ausführungsform der Radaufhängung. Sie ist zur besseren Übersicht in Normallage dargestellt, zusätzlich sind teilweise auch der voll ein- und voll ausgefederte Zustand strichliert eingezeichnet.

Der Achskörper 51 ist am Aufbau 41 hier über vier Lenker 53 aufge hängt, die vier seiner sechs Freiheitsgrade fesseln und nur die funktional erforderlichen Bewegungsmöglichkeiten (Lenken und Federn) offen lassen. Die Anbindung der Lenker sowohl am Aufbau als auch am Achskörper erfolgt daher über Kugelgelenke oder gleichwertige kardanische Gelenke (z. B. Gummilager, die allerdings nur begrenzte Winkelausschläge zulassen). Die Lenker sind derart angeordnet, daß sich eine ähnliche Kinematik wie bei den Radauf hängungen aus Fig. 1 ergibt: In der Seitenansicht bilden das obere (53′′, 53′′′) und das untere Lenkerpaar (53, 53′) kinematisch ein Parallelogramm und lassen damit in vertikaler Richtung Ein- und Ausfederungen des Achskörpers 51 zu, während sie in der Draufsicht derart verschränkt zueinander angeordnet sind, daß unter Seiten kraft ein Querversatz des Achskörpers unterbunden wird. Damit sind optimale Voraussetzungen für ein gutes Seitenführungsvermögen ge schaffen.

Im Gegensatz zu den Zweilenker-Ausführungen aus Fig. 1 fesseln die vier Lenker auch die Rotationsmöglichkeit des Achskörpers um seine eigene Achse, daher ist es hier möglich - wie aus Fig. 6a ersicht lich - diesen, z. B. zur Verbesserung der Bodenfreiheit, im Mittel bereich nach oben zu kröpfen. (In Fig. 1 wird diese Achskörper rotation lediglich durch die Drehfederrate der Gummilager 6 bzw. 26 verhindert. Ein stark gekröpfter, schwerer Achskörper würde dort ein hohes Moment erzeugen, das die Gummilager zusätzlich belastet).

Während das obere Lenkerpaar 53′′, 53′′′ als Stablenker ausgeführt ist, sind die unteren Lenker 53, 53′ etwas nach unten gekröpft, um die Federteller 48, 48′ aufzunehmen. Als Federelemente 47, 47′ sind hier zylindrische, kompressible Elastomer-Federn gewählt; z. B. aus Polyurethan-Schaum, der neben guten Federungseigenschaf ten auch eine passable Eigendämpfung aufweist und im Kraftfahr zeugbau häufig als Zusatzfeder eingesetzt wird.

In den Fig. 4b, 5b und 6b ist eine Radaufhängung ähnlich der Vorderachse aus Fig. 1a realisiert. Der Achskörper 71 ist auch hier an zwei Lenkern 73 und 73′ aufgehängt, welche die Seiten kräfte über eine biegesteife Drehgelenk-Anbindung aufnehmen. Im Gegensatz zu Fig. 1a befinden sich diese Drehgelenke jedoch nicht an den aufbauseitigen, sondern an den achskörperseitigen Gelenken; an der Aufbauseite sind hier Kugelgelenke 63, 63′ oder ähnliche kardanisch bewegliche Befestigungselemente eingesetzt.

Dieser Unterschied führt dazu, daß die Lenker beim gegenseitigen Ein- und Ausfedern nicht wie in Fig. 1a parallel zur Fahrtrichtung bleiben (Längslenkerverhalten), sondern stets rechtwinklig zum Achskörper 71, wodurch dieser, wie aus der Draufsicht hervorgeht, bei Kurvenfahrt entsprechend nach kurvenaußen hinüberwandert. Ein Vorteil dieser Kinematik ist aus der Vorderansicht Fig. 6b (im Vergleich z. B. zu Fig. 3) ersichtlich: Die bessere Freigängigkeit zwischen dem Standbrett 61 und dem eingefederten kurveninneren Rad 70, welche auch für eine noch tiefere Standbrettposition genutzt werden kann.

Aufgrund der beidseits biegesteifen Anlenkung muß dem Achskörper 71 wie in Fig. 1a eine axiale Verschiebemöglichkeit eingeräumt werden. Da ein solches Schiebegelenk gleichzeitig auch eine Ver drehung der beiden Achskörperhälften zueinander erlaubt, kann es in vorteilhafter Weise die Funktion der biegesteifen Lenkerdreh gelenke mit übernehmen. In Fig. 4b ist dies dadurch realisiert, daß die Lenker 73 und 73′ mit ihrer jeweiligen Achskörperhälfte eine kostengünstige Baueinheit bilden.

Diese Konstruktion erlaubt noch eine zusätzliche kinematische Variationsmöglichkeit: Im Gegensatz zu Fig. 1a liegt in Fig. 4b das die beiden Achshälften verbindende Dreh-Schiebe-Gelenk nicht in Verlängerung der Radachsen, sondern parallel versetzt hierzu in Richtung der aufbauseitigen Lenkeranlenkpunkte 63, 63′. Beim gegenseitigen Ein- und Ausfedern macht daher - wie auch aus der Vorderansicht Fig. 6b gut ersichtlich - das Drehschiebegelenk nicht den vollen Winkelausschlag der Räder mit, sondern schließt in Fig. 6b mit der Verbindungsgeraden g der beiden Radmitten (und damit auch zur Fahrbahn) den Winkel γ ein; in der Draufsicht Fig. 4b den Winkeln δ. Da die Radachsen bzw. Radlager 72, 72′ stets parallel zur Drehschiebegelenkachse bleiben, stehen die Räder in der Vorderansicht (bei Kurvenfahrt) nicht mehr senkrecht zur Fahr bahn, sondern sind zu ihr um den Sturzwinkel γ geneigt und zeigen dadurch ein leichtes, in vielen Fällen erwünschtes "Kurvenleger"-Verhalten. (Im Gegensatz hierzu bleibt in Fig. 3 der Achskörper 11 stets parallel zur Fahrbahn und die Räder behalten - ein kenn zeichnendes Merkmal der Starrachsen - auch bei Kurvenfahrt ihren Sturzwinkel relativ zur Fahrbahn bei).

Dieser kinematische Unterschied liegt darin begründet, daß in Fig. 4b aufgrund des Achsenversatzes zwischen Radachsen und Drehschie begelenkachse keine reine Starrachskinematik mehr vorliegt. Diese Achskonstruktion zählt damit bereits zu den sogenannten Verbund lenkerachsen, die bei Frontantriebs-Kraftfahrzeugen häufig als Hinterachse eingesetzt werden (z. B. VW Polo). Dort sind allerdings die Drehschiebegelenkachsen meist wesentlich näher an die aufbau seitigen Lenkeranlenkpunkte gerückt, so daß bei gleicher Seiten neigung des Aufbaus die Räder bei Kurvenfahrt einen wesentlich größeren Sturzwinkel relativ zur Fahrbahn einnehmen. Ein solch großer Abstand zwischen den Radachsen und dem Drehschiebegelenk wäre in der vorliegenden Anwendung jedoch nicht zweckmäßig, da sich infolge dieses Achsenversatzes ja auch in der Draufsicht ein Winkel (δ) einstellt, um den sich der Lenkwinkel λ der Hinterachse reduziert. Je stärker der Kurvenleger-Effekt gewählt wird, desto geringer fällt also der resultierende Lenkwinkel aus.

Diese Einschränkung ist gleichzeitig die Abgrenzung dieser Kinema tikvariante zu der in Aktenzeichen P 44 26 337.6 beschriebenen Verbundlenkerachse. Dort sind (rechts in Fig. 8) ebenfalls zwei Lenker über ein Drehschiebegelenk-Mittelstück miteinander verbun den, doch liegt dieses nicht wie in Fig. 4b in der vom Achskörper 71 und den Lenkern 73, 73′ aufgespannten Fläche, sondern in einer senkrecht hierzu stehenden Fläche, die in etwa durch die aufbau seitigen Lenkeranlenkpunkte hindurchgeht. Dies ist dort nämlich die Voraussetzung dafür, daß sich die Räder mittels einer Brett neigung überhaupt lenken lassen (hierdurch wird in der Draufsicht bei geneigtem Brett das Drehschiebegelenk-Mittelstück um den Lenk winkel verdreht und nimmt dabei die Radachsen mit). Gleichzeitig ist dieses auch der Grund dafür, daß die Räder ihren Sturz relativ zur Fahrbahn nicht oder nur wenig ändern, womit dort ja eine voll endete Kurvenlegerkinematik (ähnlich einem Motorrad) realisiert wird. Und je mehr die Drehschiebegelenkachse von der senkrechten in eine waagerechte Fläche hinübergedreht werden würde, desto größer wäre die Sturzwinkeländerung relativ zum Aufbau; desto geringer aber auch der Lenkwinkel der Räder und umso wirkungs loser der dortige kinematische Lenkeffekt.

Im Gegensatz hierzu basiert bei der vorliegenden Erfindung der Lenkeffekt allein auf der in den Patentansprüchen genannten, kenn zeichnenden Schräglage der Lenker in der Seitenansicht, welche in der Draufsicht bei Kurvenfahrt zu einer unterschiedlichen Länge der Lenkerprojektionen führt und damit den an den Lenkerenden be findlichen Achskörper (bzw. Drehschiebegelenk) in der gewünschten Weise auslenkt. Hier wird - wie oben bereits erwähnt - der kine matische Lenkeffekt umso wirkungsloser, je weiter die Drehschiebe gelenkachse von den Radachsen entfernt angeordnet wird. Aus kinema tischer Sicht schließt die Ausführungsform aus Fig. 4b also die Lücke zwischen den hier in erster Linie beanspruchten lenkerge führten Starrachsaufhängungen und den mit P 44 26 337.6 bean spruchten Verbundlenker-Einzelradaufhängungen.

Als Federelemente sind in Fig. 4b bzw. 5b zwei zugbeanspruchte Schraubenfedern 67, 67′ eingesetzt, die durch den liegenden Einbau und durch ihre schlanke Gestaltung (im Gegensatz zu druckbean spruchten Federn besteht bei ihnen nicht die Gefahr des Aus knickens) sehr platzsparend untergebracht werden können. Wegen der horizontalen Einbaulage muß die Federkraft über die an den Lenkern 73, 73′ nach oben angeformten Hebel 73′′, 73′′′ um ca. 90° umgelenkt werden; sie wird über die Laschen 74, 74′ am Aufbau ab gestützt. Wenn Schrauben-Druckfedern anstelle der Zugfedern ver wendet werden sollen, müßten die Hebel 74, 74′ nach unten ge kröpft werden.

In den Fig. 7 und 8 sind zwei hinsichtlich Kosten und Bauhöhe optimierte Ausführungsformen dargestellt: Zur Reduzierung des Teileaufwands bilden Lenker und Federelemente jeweils eine Bau einheit. In Fig. 7a bzw. 8a dienen zwei Blattfedern 87 und 87′ gleichzeitig als Lenker, die über doppelte Schraubverbindungen biegesteif direkt mit dem Standbrett 81 verschraubt sind. Am an deren Ende sind an den Blattfedern Augen für die Gummilager 86, 86′ angeformt, in denen der Achskörper 91 elastisch gelagert ist. Die Gummilager sind in diesem Beispiel in axialer Richtung extrem weich ausgelegt (was sich z. B. durch axiale Zwischenbuchsen leicht realisieren läßt), um neben der kardanischen Auslenkung des Achs körpers hier auch dessen scheinbare Längenänderung zu ermöglichen. Die Drehfederrate der Gummilager und des Achskörpers (sofern die ser wie in Fig. 1b als Drehstab ausgelegt ist) gehen in die Wank federrate mit ein. Nachteilig bei einer solch einfachen, beidseits elastischen Anbindung des Achskörpers dürfte jedoch der Übertra gungsweg der Seitenkräfte sein, der auf jeden Fall über die axial weiche Gummilagerelastizität führt und daher zu einem etwas schwammigen Kurvenfahrverhalten führen könnte.

Da die hier eingesetzten Blattfedern wie die Drehstabfedern eine sehr geringe Bauhöhe zum Vorteil haben und darüberhinaus auch in Querrichtung nur wenig Platz in Anspruch nehmen, lassen sich mit ihnen extrem kompakte Rollbretter realisieren, die lediglich auf grund ihres Federwegbedarfs etwas höher stehen als herkömmliche Skateboards. (Ein hoher Federwegbedarf besteht allerdings nur bei einer sehr weich ausgelegten Federung). Je nach Gestaltung der Blattfeder könnte sich jedoch eine Eigenschaft der Blattfeder- Radführung nachteilig auf das Fahrverhalten auswirken: Die Elas tizität des Federstahles nicht nur - wie erwünscht - in vertikaler Richtung, sondern auch in Querrichtung, was ebenfalls zu einem etwas schwammigen Fahrverhalten führen kann.

Zur Minimierung dieses Nachteils ist in Fig. 7a und 7b eine Blatt feder mit extrem niedrigen Höhen/Breiten-Verhältnis realisiert. Hier sind beide Blattfedern bzw. Lenker aus einem einzigen Stück Federstahlblech ausgestanzt, wobei das mittlere Verbindungsstück (das aufgrund seines flachen Querschnitts sehr torsionselastisch ist) als Stabilisator wirkt, da es nur beim gegenseitigen Ein- und Ausfedern auf Torsion beansprucht wird. Das kombinierte Lenker/Blattfeder/Stabilisator-Element ist über jeweils zwei gegeneinan der vorgespannte, ringförmige Gummilager 95 direkt mit dem Stand brett verschraubt. Deren Elastizitäten ermöglichen einerseits bei Kurvenfahrt die Verdrehung der beiden Blattfederelemente zueinan der und wirken andererseits infolge ihrer Rückstellkräfte als zusätzliche Federn, deren Rate zur Blattfederrate hinzugezählt werden muß. Wie das mittlere Verbindungsstück sind auch die Lenkerarme torsionsweich und können daher eine Komponente der kardanischen Achskörperauslenkung auffangen. Die zweite Kompo nente (um eine vertikale Achse) wird durch die Befestigungsart des Achskörpers an den Lenkerarmen zugelassen: Die Verschraubung mittels der U-Bügel 89 erlaubt ein gewisses Spiel um die Hoch achse, insbesondere wenn die Bügel an ihrer Innenseite zusätzlich durch eine Gummiauflage (nicht dargestellt) ausgefüttert werden. Der Längenausgleich im Achskörper erfolgt wieder über ein Dreh schiebegelenk.

Die Fig. 9 und 10 schließlich zeigen zwei Anwendungsbeispiele für einen Einsatz im Gelände oder am Sandstrand (z. B. Speedsegel- Rollbretter). Hierzu sind Räder mit breiten, ggf. luftgefederten Reifen sowie großem Durchmesser erforderlich. Damit wegen der hierdurch höher liegenden Starrachse die Standfläche des Fahrers nicht zu hoch ausfällt, wird die Achskonstruktion aus Fig. 7 "umgedreht", so daß der Achskörper 111 höher liegt als die auf bauseitige Lenkeranbindung. Dadurch kann das Standbrett 101 ent weder unter der Achse hindurchgeführt oder, wie hier gezeichnet, im Freigängigkeitsbereich des Achskörpers abgeschnitten werden. Um das Standbrett so tief wie möglich anordnen zu können, sind an Vorder- und Hinterachse wieder bauhöhenoptimierte Federelemente eingesetzt: Drehstabfedern vorne und radführende Blattfedern hinten.

Aufgrund der wegen der größeren Räder i.a. auch größeren Länge und Breite von geländegängigen Rollbrettern erstrecken sich in Fig. 9a die Drehstabfedern 107, 107′ nur über die halbe Fahrzeugbreite. Sie sind über die Lager 103, 103′ in den Lagerhaltern 102, 102′ drehbar gelagert und in Fzg.-Mitte in der Federabstützung 104 fest eingespannt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die beiden Fe derelemente aus einem einzigen, durchgehenden Drehstab bestehen.

Auch die Achskörperführung ist hier extrem vereinfacht: Der Achs körper 111 ist als starrer Radsatz ausgeführt (d. h. beide Räder sind starr über den Achskörper miteinander verbunden), der über die Radlager 112, 112′ direkt in den Gummigelenken 106, 106′ dreh bar gelagert ist; diese werden daher nur kardanisch ausgelenkt und nicht auf Torsion beansprucht. Der Längenausgleich für den Achs körper bei Kurvenfahrt erfolgt dadurch, daß dieser nur auf einer Seite mit Axialanschlägen 105, 105′ versehen und auf der anderen Seite im Radlager 112′ verschiebbar gelagert ist. Der einfache Aufbau des starren Radsatzes bringt allerdings einen Nachteil mit sich (der aber im Gelände nur eine untergeordnete Rolle spielen dürfte): Im Gegensatz zu unabhängig voneinander drehbar gelagerten Rädern drehen hier beide Räder stets mit der gleichen Drehzahl; dies auch in der Kurve, wo bei freiem Rollen das innere Rad mit einer niedrigeren Drehzahl abrollen möchte als außen. Die Folge ist ein leichter Schlupf mit der Fahrbahn, der den Kraftschluß und damit das Seitenführungsvermögen mindern kann.

Dafür bietet der starre Radsatz mit seinem durchgehenden Achs körper jedoch noch einen zusätzlichen Vorteil der in Bild 9a, 10a nur angedeutet ist: Eine höchst einfache Drehmoment-Übertragungs möglichkeit für einen Fremd- oder Eigenantrieb. Hierzu ist auf dem Achskörper 111 drehfest ein Kettenrad 111′ für einen nicht darge stellten Kettentrieb befestigt, der sich z. B. über einen Elektro motor oder einen Tretantrieb antreiben läßt. In P 44 26 337.6 sind in den Fig. 13 bis 16 solche Antriebsmöglichkeiten aus führlich beschrieben, deshalb kann hier auf eine erneute zeich nerische Darstellung verzichtet werden. Der Unterschied zu jenen Ausführungsbeispielen besteht lediglich darin, daß in Fig. 9a, 10a aufgrund des starren Radsatzes ein einziger Kettentrieb für die Achse ausreicht und nicht jedes Rad einzeln angetrieben werden muß. (Bei den Starrachsaufhängungen der übrigen Figuren, bei denen die Räder stets unabhängig voneinander drehen, ist aber ebenfalls für jedes Rad ein Einzelantrieb erforderlich). Alternativ zum Ket tenantrieb lassen sich selbstverständlich auch beliebige andere Kraftübertragungsmechanismen anwenden, z. B. über Kardanwelle und Kegelrad.

An der Hinterachse (Fig. 9b, 10b) ist im Prinzip die Blattfeder aufhängung aus Bild 7a übernommen, die Federelemente 127, 127′ werden hier lediglich noch durch die ebenfalls biegeelastischen Zusatzfedern 138, 138′ verstärkt, welche erst bei höherer Belas tung voll an den Federblättern 127, 127′ anliegen und daher für eine progressive Gesamtfederrate sorgen. Der Achskörper 131 ist wie in Fig. 7a als Drehstab ausgeführt und in den Gummielementen 126, 126′ torsionselastisch gelagert. Damit diese jedoch nicht wie in Fig. 7a in axialer Richtung so extrem weich ausgelegt werden müssen (wegen des Achskörper-Längenausgleichs), sind die Feder elemente 127, 127′ in der Draufsicht um den Winkel ϕ schrägge stellt und kreisen somit nicht mehr um eine quer zur Fahrtrichtung liegenden horizontalen Drehachse, sondern um eine um den Winkel ϕ gedrehte Achse. Dies hat den Vorteil, daß - ausgehend von der Normallage - sich sowohl das kurveninnere als auch das äußere Blattfederende beim Ein- bzw. Ausfedern gleichzeitig etwas nach innen bewegen und in der Draufsicht die scheinbare Achskörperver kürzung bei Kurvenfahrt teilweise ausgleichen; entsprechend weni ger Weg müssen die Gummilager aufnehmen und können daher wesent lich härter und fahrpräziser ausgelegt werden wie in Fig. 7a. Allerdings bewegen sich die Blattfederenden beim gleichsinnigen Ein- und Ausfedern, bei dem der Achskörper parallel nach oben und unten (also ohne scheinbare Verkürzung) mitgeführt wird, ebenfalls nach innen und bedingen einen Längenausgleich in den Gummilagern. Der Winkel ϕ läßt sich jedoch dahingehend optimieren, daß die Gum milager 126, 126′ in der Geradeaus- und Kurvenfahrt jeweils gleich beansprucht werden, so daß als Folge ihrer Elastizitäten die Fahr präzision insgesamt nur wenig leiden dürfte.

In sämtlichen mit Fig. 1 bis 10 vorgestellten Ausführungsformen wurde Wert darauf gelegt, daß die Radaufhängungen kinematisch exakt funktionieren und nicht statisch überbestimmt sind. Daher wurden u. a.

- die Achskörper stets mit einem Verschiebegelenk versehen oder verschiebbar gelagert, um beim gegenseitigen Ein- und Ausfedern einen Längenausgleich zu ermöglichen,
- und alle Gelenke entweder als Kugel- oder Drehgelenke (welche unbegrenzte Winkelausschläge zulassen) oder als relativ weiche, großvolumige Gummilager (deren Winkelausschläge zwar begrenzt, aber ausreichend hoch sind) ausgeführt.

Den Patentansprüchen tut es selbstverständlich keinen Abbruch, wenn z. B. aus Kostengründen auf den Längenausgleich verzichtet wird und/oder die Gelenke durch steifere, aber dennoch elastisch verformbaren Verbindungselemente (u. a. metallische Knotenbleche) ersetzt werden.

So ist die die bei der Beschreibung von Fig. 4b erwähnte Hinter achse des VW Polo solch eine statisch unbestimmte und kinematisch nicht exakte Verbundlenkerachse: Anstelle des Drehschiebegelenk- Mittelstücks ist dort ein Metallprofil (mit konstanter Länge) als Stabilisator eingesetzt, das an beiden Enden mit den ebenfalls aus Profilen bestehenden Lenkern knotenblechartig verschweißt ist. Die Lenker sind über großvolumige Gummilager mit dem Aufbau verbunden. Beim gegenseitigen Ein-und Ausfedern wird der Längenausgleich für des Mittelstück teils durch elastische Verformung der Knoten, teils durch Verzwängungen in den Gummilagern aufgefangen. Dies führt zwar zu einer hohen Bauteilbeanspruchung und erfordert eine sorgfältige Auslegung insbesondere der Verbindungsknoten, doch sind diese Probleme angesichts der üblichen, relativ geringen Wankwinkel (Seitenneigung des Aufbaus) von max. ca. 5° im Auto mobilbau durchaus beherrschbar.

Bei den durch Gewichtsverlagerung gesteuerten Rollbrettern müssen demgegenüber Wankwinkel (bzw. Kippwinkel des Standbretts) von mind. 30° realisiert werden, was in den überwiegenden Anwendungs gebieten eine kinematisch exakte Radführung erfordert. In einigen Fällen, z. B. bei weniger sportlich orientierten Rollbrettern, ist es jedoch durchaus denkbar, auch statisch überbestimmte Achskon struktionen einzusetzen.

Ein Anwendungsbeispiel hierfür ist in den Fig. 11 und 12 darge stellt. Es ist zugleich ein Beispiel für eine extrem vereinfachte und gewichtsreduzierte Form einer gefederten und lenkbaren Starr achse, denn sämtliche bewegliche Elemente sind aus einem einzigen - allerdings aufwendig geformten - Stück Federdraht hergestellt.

In seinem Mittelstück bildet der Federdraht den Achskörper 151 und wirkt als Drehstab-Stabilisator. Er geht in die Lenkerarme 153 und 153′ über, an deren Ende die Drehstabfedern 147, 147′ (wirken als Hubfedern) angeformt sind. Diese lagern drehbar in den Lenkerla gern 143, 143′ bzw. Lagerhaltern 142, 142′ und stützen ihre Feder kräfte über die an ihren Enden angeformten Hebel 144, 144′ (die gleichzeitig der axialen Führung der Drehstabfedern dienen) direkt am Standbrett ab. Die Räder 150 sind an der Vorderachse (rechts in Fig. 11) über eine Hohlwelle drehfest miteinander verbunden, die auf dem Achskörper 151 gleitend gelagert und über die Scheiben 145, 145′ axial geführt ist und damit die Radlagerfunktion (152) ausübt. An der - in Normallage dargestellten - Hinterachse sind dagegen als Zusatzvariante die Räder separat voneinander auf dem Achskörper gelagert.

Neben der Normallage sind an der Hinterachse strichliert noch der voll eingefederte und der voll ausgefederte Zustand bei Geradeaus fahrt eingezeichnet, so wie sich die Achse z. B. beim Überfahren von Bodenwellen bewegt. Beides sind dynamische Federungszustände, bei statischer Geradeausfahrt kehren die Achsen in die Normallage zurück. Die Federung ist derart ausgelegt, daß - wenn der Fahrer das Rollbrett verläßt - die Achsen noch etwas über den dynamischen Ausfederungszustand hinaus ausfedern können, bevor die Drehstab federn ihre Vorspannung verlieren und die Federabstützungen 144, 144′ von der Standbrettunterseite abheben.

Die Radaufhängung in Fig. 11, 12 ist deshalb statisch überbestimmt, weil in der Draufsicht die Lenkerarme 153, 153′ sowohl mit dem Achskörper 151 als auch aufbauseitig mit den Drehstabfedern 147, 147′ (nahezu) biegesteif verbunden sind, so daß in der Kurvenfahrt beim gegenseitigen Ein- und Ausfedern der scheinbaren Längenände rung des Achskörpers ein erheblicher Widerstand entgegengesetzt wird, der von der Federrate des Federdrahtes abhängt und bei der Auslegung der Wankfederrate zu berücksichtigen ist. Dafür hat diese "gelenksteife" Anordnung den Vorteil, daß die bei der Kur venfahrt auftretenden Seitenkräfte über ein relativ steifes Vier eck an den Aufbau übertragen werden, so daß sich die Radführungs elemente sehr filigran und leicht gestalten lassen. (Dies z. B. im Gegensatz zu den Einzelradaufhängungen aus P 44 26 337.6, wo jeder Lenker allein seine Seitenkraft auf den Aufbau überträgt und daher entsprechend biegesteif auszuführen ist).

Da neben den Radführungselementen hier auch die drei Drehstabfe dern aus demselben Federdraht geformt sind, ist für die Auslegung der Hub- und Wankfederrate allerdings ein hoher Abstimmaufwand er forderlich. Zudem ist zu berücksichtigen, daß vor den Federdraht- Biegevorgängen die Räder auf den Achskörpern montiert werden müssen.

Aus den häufigen Querverweisen zu Beispielen aus der Automobilin dustrie ist ersichtlich, daß die hier behandelten Radaufhängungen dort bezüglich der kinematischen Prinzipien im wesentlichen vor bekannt sind. Neuartig ist jedoch ihre Anwendung für die Steuerung eines durch Gewichtsverlagerung bzw. Kippen des Aufbaus gelenkten Starrachsen-Rollbretts, die teilweise zu einer völlig anders artigen Anforderung an die Kinematik führt.

Abgesehen von schweren Lastkraftwagen sind nämlich heute im Auto mobilbau die hier tangierten Starrachs-Radaufhängungen wie auch die Verbundachsen lediglich noch an Hinterachsen eingesetzt, wo sie nur Federungs- und keine Lenkungsaufgaben haben (für Vorder achsen sind sie aufgrund ihrer Rückwirkungen auf die Lenkung nicht mehr geeignet). Damit die Räder ohne unerwünschte Lenkeffekte hauptsächlich in vertikaler Richtung ein- und ausfedern, sind die Lenker möglichst horizontal angeordnet, d. h. die aufbauseitigen Lenkeranlenkpunkte liegen ungefähr in gleicher Höhe wie die Rad mitten. Wenn überhaupt, werden Lenkeffekte nur in sehr begrenztem Umfang (max. 2° Lenk- bzw. Vorspurwinkel) zur Optimierung des Eigenlenkverhaltens zugelassen; dies gilt vor allem auch für die Kurvenfahrt.

Im Gegensatz hierzu hat bei den Rollbrettern die Radaufhängung in erster Linie die Aufgabe, die Kippbewegung des Aufbaus um seine Längsachse in eine Lenkbewegung der Räder bzw. der Starrachse umzusetzen (der Lenkeffekt muß zudem sehr deutlich ausfallen, da er das einzige Steuerungsinstrument für das Rollbrett darstellt). Gemäß den Patentansprüchen, insbesondere Anspruch 4, erfolgt diese kinematische Umsetzung über die Schrägstellung der Lenker in der Seitenansicht. Erst durch sie wird die ungelenkte Starrachse zu einer lenkfähigen Achse.

Vorteile der Erfindung

Versuche mit federnd geführten Rädern bei Rollbrettern haben ge zeigt, daß sich bei hinreichend großen Federwegen gegenüber den üblichen (ungefederten) Ausführungen wesentlich sichere und kom fortablere Fahreigenschaften und als Resultat hieraus auch deut lich höhere Geschwindigkeiten erzielen lassen. Die vorliegende Erfindung bietet hierzu optimale Voraussetzungen:

- Die Ausweichmöglichkeit der Räder in vertikaler Richtung sorgt dafür, daß bei Fahrbahnunebenheiten die unvermeidlichen Radlast änderungen so gering wie möglich ausfallen. Der Bodenkontakt und damit auch das Seitenführungsvermögen der Räder, das Gleich gewicht des Fahrers sowie der Fahrkomfort werden nur minimal beeinträchtigt. Die Leistungsgrenzen des Fahrwerks werden in wesentlich höhere Geschwindigkeitsbereiche verschoben.
- Die direkte Übertragung der Federkraft in den Aufbau (also nicht wie in DE 28 45 942 A1 über den Umweg über den massebehafteten und dadurch dämpfenden und verzögernden Achskörper) gewährleis tet eine unmittelbare Rückmeldung des Fahrbahnzustandes an den Fahrer und ein gutes Fahrbahnkontaktgefühl, was wesentlich zu einem kontrollierbaren Fahrverhalten beiträgt.
- Die Abstützung der Radkräfte an mindestens zwei Lenkern und da mit über eine relativ große Abstützbasis - und nicht über ein zentrales, spielanfälliges Drehgelenk wie bei allen bekannten Starrachs-Rollbrettern - erlaubt einerseits eine deutlich exaktere Führung der Räder (dadurch kontrollierbare Fahreigen schaften) und andererseits wesentlich freiere Gestaltungsmög keiten bei der Anordnung der Lenker; sie können körperlich be liebig weit entfernt von der virtuellen Achskörper-Drehachse untergebracht werden. So sind z. B. in Bild 9 und 10 die Lenker um das Standbrett herum geführt und ermöglichen daher in Bezug auf die Starrachse eine beliebige Standbrett-Höhenlage (oberhalb oder unterhalb der Achse oder beides abwechselnd).
- Eine zunächst unangenehme Eigenschaft des erfindungsgemäßen Lenkeffekts - dessen Lastabhängigkeit (die in der Seitenansicht schräggestellten Lenker verändern bei wechselnder Beladung ihren Anstellungswinkel) - kann durchaus noch in einen Vorteil umge münzt werden: Bei schnellen Kurvenfahrten federt mit zunehmender Querbeschleunigung infolge der Zentrifugalkraft das schrägge stellte Brett immer stärker ein und würde somit bei gleichblei bender Schräglage einen immer größeren Kreisradius beschreiben. Dieser Effekt kann dazu benutzt werden, die Querbeschleunigungen (im Rahmen der physikalischen Grenzen) beliebig zu steigern, ohne allzu extreme Schräglagen des Bretts in Kauf nehmen zu müssen.

Gegenüber der aus P 44 26 337.6 bekannten Rollbrett-Radaufhängung, bei der die Räder ebenfalls federnd an Lenkern geführt werden (dort allerdings mit Einzelradaufhängung), ergeben sich folgende Vorteile:

- Realisierung geringerer Bauhöhen bzw. tieferer Standbrettposi tionen, da das Achskörper-Mittelstück bzw. das Drehschiebegelenk nicht ober- oder unterhalb der aufbauseitigen Lenkeranlenkpunkte angeordnet ist, sondern in der durch die Lenker aufgespannten Fläche.
- Geringerer Bauteileaufwand und damit kostengünstigere Konstruk tion möglich, u. a. durch Zusammenlegung der Radführungs- mit der Federungsfunktion. (Bei der Verbundachse aus P 44 26 337.6 sind die Lenker gleichzeitig auch Radträger und müssen daher biege- und torsionssteif ausgeführt werden).
- Die Starrachs-Radführung gestattet wegen ihrer Sturz- und Spur konstanz den Einsatz wesentlich breiterer Räder, die zumindest auf ebenen Fahrbahnen eine größere Auflagefläche bieten (mit ge ringerer Flächenpressung auf unbefestigten Fahrbahnen). Die sturz- und spurkonstante Radführung gilt allerdings nur für ebene Fahrbahnen. Bei einseitigen Bodenunebenheiten ändert sich wegen der Winkelauslenkung der Starrachse auch der Sturzwinkel und geringfügig die Spurweite, was jedoch nur bei sehr schlech ten Fahrbahnen oder im Gelände relevant sein dürfte.
- Eine besonders kostengünstige Starrachsausführung ist der starre Radsatz, insbesondere wenn die Achse z. B. von einem bordeigenen Motor oder durch Tretarbeit angetrieben werden soll.

Ebenso wie in P 44 26 337.6 lassen sich nämlich auch bei den er findungsgemäßen Starrachs-Radaufhängungen die relativ großen Fe derwege durch wechselseitiges, rhythmisches Ein- und Ausfedern der Vorder- und Hinterachse (z. B. über Freilauf und Kettenantrieb) für eine kontinuierliche Fortbewegung nutzen.

Claims

1. Radaufhängung für ein durch Gewichtsverlagerung lenkbares Rollbrett, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Räder einer Achse jeweils über einen Achskörper miteinander verbunden sind,
- daß die Achskörper mit Hilfe von Federelementen elastisch am Aufbau (bzw. Standbrett) abgestützt sind, und
- daß die Achskörper über jeweils mindestens zwei Lenker der art räumlich am Aufbau angelenkt sind, daß bei einer (durch Gewichtsverlagerung bzw. Seitenneigung des Bretts hervorge rufenen) wechselseitigen Ein- und Ausfederbewegung der Räder um einen zum Brettneigungswinkel in etwa proportionalen Lenkwinkel ausgelenkt werden, während sie bei gleichsinnigen Ein- und Ausfederbewegungen in etwa quer zur Fahrtrichtung bleiben.

2. Rollbrett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die genannten Lenker um eine in etwa quer zur Fahrtrichtung lie gende horizontale Drehachse relativ zum Aufbau drehen.

3. Rollbrett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die genannten Lenker um eine schräg zur Fahrtrichtung liegenden Drehachse drehen.

4. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufbauseitigen Anlenkpunkte der Lenker so weit oberhalb (oder unterhalb) der achskörperseitigen Anlenkpunkte liegen, daß bei einer wechselseitigen Ein- bzw. Ausfederbewegung in der Draufsicht die Projektionen der kurveninneren Lenker deutlich länger (oder kürzer) sind als die Projektionen der kurvenäußeren Lenker.

5. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder über Radlager beliebiger Art (z. B. Kugel-, Rollen- oder Gleitlager) drehbar am Achskörper befestigt sind.

6. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Achskörper frei drehbar an den Lenkern gelagert ist und beide Räder drehfest miteinander verbindet, so daß er sich beim Rollen der Räder mitdreht (sog. starrer Radsatz).

7. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Achskörper aus mindestens 2 zueinander längsverschiebli chen Teilen besteht.

8. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Achskörper aus mindestens 2 drehbar miteinander verbunde nen Teilen besteht.

9. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Achskörper aus mindestens 2 zueinander längsverschiebli chen und drehbar miteinander verbundenen Teilen besteht.

10. Rollbrett nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Achskörperteile rohrförmig ausgebildet ist und daß (die) andere(n) konzentrisch umfaßt.

11. Rollbrett nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch in dem(n) Achskörperteilen(en) ein Drehstab aufgenommen ist, der die Achskörper torsionselastisch mit einander verbindet und damit die Funktion eines Stabilisators ausübt.

12. Rollbrett nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Achskörper aus torsionselastischem Material besteht und damit die Funktion eines Stabilisators ausübt.

13. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Achskörper in etwa auf der Verbindungsgeraden der Radachsen befindet.

14. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Achskörper parallel zu der Verbindungsgeraden der Rad achsen versetzt ist und sich in einer Fläche befindet, die in etwa durch 2 sich gegenüberliegende Lenker aufgespannt ist.

15. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker mittels Gelenke beliebiger Art (z. B. Dreh-, Kugel-, Gummigelenke oder auch elastische Knotenbleche) mit dem Aufbau verbunden sind.

16. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker mittels Gelenke beliebiger Art (z. B. Dreh-, Kugel-, Gummigelenke oder auch elastische Knotenbleche) mit dem Achs körper verbunden sind.

17. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker mittels Gelenke beliebiger Art (z. B. Dreh-, Kugel-, Gummigelenke oder auch elastische Knotenbleche) mit dem Aufbau und dem Achskörper verbunden sind.

18. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker drehbar, aber biegesteif mit dem Aufbau verbun den sind.

19. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker drehbar, aber biegesteif mit dem Achskörper verbunden sind.

20. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker drehbar, aber nahezu biegesteif mit dem Aufbau und nahezu biegesteif mit dem Achskörper verbunden sind.

21. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker ganz oder teilweise biegeelastisch ausgeführt sind und die Funktion einer Blattfeder übernehmen.

22. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker ganz oder teilweise torsionselastisch ausgeführt sind und die Funktion einer Drehstabfeder übernehmen.

23. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die die Achskörper am Aufbau abstützenden Federelemente aus beliebigen elastischen Materialien, wie Stahl, Gummi oder Polyurethan-Schaum bestehen.

24. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Rollbrett mit einer Einrichtung versehen ist, mit der sich Windsurf-Segel oder ähnliche Vortriebsmittel am Aufbau befes tigen lassen.

25. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Rollbrett an der Standbrettunterseite mit Bremsbelägen ausgerüstet ist, an denen die Räder durch starke Gewichtsver lagerung zum Anstreifen gebracht werden können.

26. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Standbrett mit einer oder mehreren Fußschlaufen ausgestat tet ist.

27. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Standbrett mit einer oder mehreren Snowboard- oder Skibin dungen ausgestattet ist.

28. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Rollbrett über einen Motorantrieb verfügt, dessen Drehmo ment über Ketten oder ähnliche Übertragungsmittel auf die Rä der übertragen wird.

29. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem durch Tretantrieb angetriebenen Rollbrett eines oder mehrere Antriebsräder (Kettenräder)räder mit einem Frei lauf ausgerüstet sind, welcher in einer Drehrichtung die Rad drehung verhindert und in der anderen Richtung selbsttätig freigibt.

30. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder über eine oder mehrere Ketten angetrieben wer den, die über ein oder mehrere Antriebsräder laufen, welche mit dem Aufbau verbunden und mit einem Freilauf ausgerüstet sind.

31. Rollbrett nach Anspruch 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette durch eine Spannvorrichtung, bestehend u. a. aus Spannrollen und Federelementen, stets unter Vorspannung gehal ten wird.