DE102006052041B4

DE102006052041B4 - Fahrzeug mit drei Rädern

Info

Publication number: DE102006052041B4
Application number: DE102006052041A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2026-10-31
Also published as: DE102006052041A1

Abstract

Dreirädriges Fahrzeug mit
– einem Fahrzeugrahmen (1), der das Vorderrad und den Fahrersitz (2) als starre Einheit miteinander verbindet,
– zwei gegenläufig beweglichen Hinterradschwingen (7a, b),
– einem Lenkkopf (5), der unterhalb des Fahrersitzes (2) angeordnet ist und mit Steuerelementen die gegenläufige Bewegung der Hinterradschwingen (7a, b) an die Neigung des Fahrzeugrahmens (1) koppelt, um eine Richtungsänderung des Fahrzeugs einzuleiten,
– Lenkhebel (8a, b) mit den Hinterradschwingen (7a, b) verbunden sind, mit welchen ihre gegenläufige Bewegung gesteuert wird,
– wobei weitere Steuerelemente vorgesehen sind, mit denen der Fahrzeugrahmen (1) angehoben bzw. abgesenkt wird, um den Lenkkopfwinkel (15) zu verändern und eine Anpassung von Fahrzeugneigung und Lenkeinschlag abhängig von der Fahrgeschwindigkeit zu bewirken.

Description

Die Erfindung betrifft ein dreirädriges Fahrzeug.
Aus US 3.237.961 A ist ein Dreirad bekannt, dessen gegenläufig bewegliche Hinterradschwingen vom Fahrer steuerbar sind, weil ihre Bewegung mit zwei Steuerstangen an die Drehbewegung des Lenkers gekoppelt ist. Das Fahrzeug ist jedoch als Kinderdreirad konzipiert. Bei schneller Kurvenfahrt würden am kurvenäußeren Rad große Kräfte auftreten, die vom Fahrer am Lenker kompensiert werden müssten. Um den Fahrer in die Lage zu versetzen, entsprechende Hebelkräfte aufzubringen, müsste der Lenker extrem breit sein oder mit einer hydraulischen Lenkhilfe verbunden sein.
In DE 203 01 459 U1 wird ein Dreirad vorgestellt, dessen Hinterräder mittels einer Schubstange schwenkbar und lenkbar ausgeführt sind. Auch hier handelt es sich um ein Kinderdreirad, das bei höheren Geschwindigkeiten ein sehr instabiles Fahrverhalten zeigen würde.
Aus US 4.887.829 A ist ein schnelles Dreirad bekannt, dessen gegenläufig bewegliche Hinterradschwingen über Steuerstangen mit einer am Fahrzeugrahmen gelagerten Wippe verbunden sind. Die Wippe fungiert als frei pendelnde Ausgleichsvorrichtung, weshalb sich die Hinterräder unabhängig von der Schräglage des Fahrzeugrahmens frei zur Fahrbahn orientieren. Somit ist keine kontrollierte Steuerung der Schwingenbewegung möglich. Das Fahrgefühl entspricht daher dem eines „kippeligen" Einspurfahrzeugs. Außerdem lenkt das Dreirad wie ein Einspurfahrzeug durch einen Impuls am Lenker in die Kurve ein und nicht durch Schräglage des Fahrzeugrahmens.
Aus DE 694 02 087 T2 ist ein schnelles Dreirad bekannt, dessen Ausgleichsvorrichtung prinzipiell gleich aufgebaut ist, wie bei der vorgenannten Patentschrift. Eine Steuerung der Schwingenbewegung ist nicht möglich. Auch das Einlenken durch Schrägstellung des Fahrzeugrahmens ist nicht möglich.
In DE 4423 859 A1 werden verschiedene Ausgleichsvorrichtungen vorgestellt, mit denen die Hinterräder ebenfalls unabhängig von der Schräglage des Fahrzeugrahmens frei zur Fahrbahn orientiert werden. Auch hier ist keine kontrollierte Steuerung der Schwingenbewegung möglich.
Aus WO 86/02897 A1 List zudem ein Dreirad bekannt, bei dem Fahrersitz und Vorderradgabel starr miteinander verbunden sind. Die Lenkung erfolgt hier teilweise durch Verlagerung des Körpergewichts, da der Lenkkopf unterhalb des Fahrersitzes angeordnet ist. Der Fahrer sichert die horizontale Lage des Fahrzeugs durch Abstützung der Hände auf zwei seitlich angeordneten Handgriffen. Die Lenkachse ist in Relation zu den Hinterrädern jedoch frei beweglich, wodurch das Kurveninnere Rad bei schneller Kurvenfahrt den Kontakt zur Fahrbahn tendenziell verliert. Damit das Fahrzeug nicht ständig über das Kurvenäußere Rad kippt, ist der Fahrersitz extrem niedrig angeordnet. Eine Nutzung im öffentlichen Straßenverkehr ist wegen der mangelnden Übersicht und des unsicheren Fahrgefühls nur eingeschränkt möglich.
In WO 2006/008569 A1 wird ein ähnliches Liegedreirad vorgestellt, bei dem die Erhaltung der neutralen Ausgangslage nicht allein über die Handgriffe, sondern auch durch unterstützende Drehfedern am Lenkkopf erreicht wird. Das Fahrzeug weist ansonsten aber die gleichen Nachteile der vorstehend erwähnten Erfindung auf und eignet sich ebenfalls nur eingeschränkt für die Nutzung im allgemeinen Straßenverkehr.
Der neuen Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein kippsicheres Dreirad zu konzipieren, dessen Kurvenneigung und Lenkung hauptsächlich durch die Verlagerung des Körperschwerpunkts des Fahrers erreicht wird, wobei die gegenläufig beweglichen Hinterradschwingen nicht frei pendeln, sondern durch die Neigung des Fahrzeugrahmens gesteuert werden. Kurvenneigung und Lenkung sollen zusätzlich feinjustierbar sein und in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit automatisch angepasst werden, damit in schnellen Kurven eine größere Neigung möglich ist als in langsam gefahrenen Kurven. Im Stand oder bei Geradeausfahrt soll das Fahrzeug selbsttätig eine neutrale Ausgangsposition einnehmen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Kern der Erfindung ist demnach die Idee, dass der Lenkkopf des Fahrzeugs unterhalb des Fahrersitzes angeordnet ist und mit Steuerelementen die gegenläufige Bewegung der Hinterradschwingen an die Neigung des Fahrzeugrahmens koppelt. Die entsprechenden Steuerelemente werden bei Bedarf mit Lenkhebeln betätigt, welche durch die gegenläufige Bewegung der Hinterradschwingen eine Richtungsänderung des Lenkkopfs bewirken. Der Hub der Steuerelemente ist abhängig von der Fahrgeschwindigkeit einstellbar, was durch Anheben oder Absenken des Fahrzeugrahmens zu einer Veränderung des Lenkkopfwinkels führt. Ebenso kann der Hub eines Stoßdämpfers eingestellt werden, um denselben Effekt zu erreichen. Unterhalb des Fahrersitzes sind darüber hinaus Rückholfedern angeordnet, mit denen die horizontale Ausgangslage des Fahrzeugs stabilisiert wird, indem sie die Hinterradschwingen in eine ausgeglichene Mittellage zwingen.
Einzelheiten der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen erläutert.
1 Seitenansicht eines Dreirads mit mechanischen Lenkhebeln
2 Draufsicht eines Dreirads mit mechanischen Lenkhebeln
3 Seitenansicht eines Dreirads mit hydraulischen Lenkhebeln
4 Seitenansicht eines Dreirads mit hydraulischen Niveauregulierungszylindern
5 Seitenansicht eines Dreirads mit hydraulisch verstellbarem Stoßdämpfer
Am Fahrzeugrahmen (1) sind der Fahrersitz (2), die Handgriffe (3) und das Vorderrad (4) befestigt. Der Lenkkopf (5) des Fahrzeugrahmens (1) ist unterhalb des Fahrersitzes (2) angeordnet. Seine Drehbewegung wird mit zwei Steuerstangen (11a, b) an die gegenläufige Bewegung der Hinterradschwingen (7a, b) gekoppelt, was dazu führt, dass sich bei einer Verlagerung des Körpergewichts des Fahrers sowohl eine Lenkbewegung als auch eine Neigebewegung des Fahrzeugs einstellt. Das Fahrzeug kann durch Muskelkraft mit Pedalen (16a, b), mit einem Kettentrieb unterstützt (6) oder auch motorisiert, beispielsweise mit Radnabenmotoren (17), fortbewegt werden. Wenn besonders bei Motorbetrieben Fahrzeugen die Fahrtrichtung und Neigung unabhängig von der Verlagerung des Körpergewichts steuerbar sein soll, sind Lenkhebel (8a, b) vorgesehen, welche mit den gegenläufig beweglichen Hinterradschwingen (7a, b) verbunden sind. Die Verbindung kann als einfache, mechanische Rohrverbindung ausgeführt sein. Sie kann auch mit zwei Hydraulikleitungen (9a, b) und hydraulischen Lenkzylindern (10a, b) hergestellt werden. Grundsätzlich sind statt der hydraulischen Elemente auch elektrische Stellantriebe denkbar. Beim Lenkvorgang werden die beiden Hinterradschwingen (7a, b) durch Betätigung der Lenkhebel (8a, b) über die Lenkzylinder (10a, b) gegenläufig bewegt. Dadurch ergibt sich nicht nur eine Fahrzeugneigung, sondern auch eine Lenkung, weil die Hinterradschwingen (7a, b) über die Steuerstangen (11a, b) an den Lenkkopf (5) gekoppelt sind und ihn nach links bzw. rechts drehen. Bei schnellen Motorbetriebenen Fahrzeugen ist eine stamme Kopplung von Neigung und Lenkeinschlag aus Sicherheitsgründen nicht immer sinnvoll. Hier erfordern z. B. höhere Kurvengeschwindigkeiten eine automatische Einstellung von großer Neigung bei kleinem Lenkeinschlag. Dies kann erreicht werden, indem der Fahrzeugrahmen (1), mit einem Drehgelenk (19) und einem hydraulisch einstellbaren Stoßdämpfer (14) zum Lenkkopf (5) hin beweglich gelagert ist. Das Einfahren der Kolbenstange des Stoßdämpfers (14) führt dazu, dass das vordere Niveau des Fahrzeugrahmens (1) angehoben wird und sich ein flacherer Lenkkopfwinkel (15) mit größerem Nachlauf ergibt, was bei Kurvenfahrt zu einem reduzierten Lenkeinschlag führt und eine allgemeine Stabilisierung des Geradeauslaufs bewirkt.
Derselbe Effekt wird erreicht, wenn auf eine Kopplung von Hinterradschwingen (7a, b) und Lenkkopf (5) mit starren Steuerstangen (11a, b) verzichtet wird. Damit der Lenkkopfwinkel automatisch angepasst werden kann, sind die Hinterradschwingen (7a, b) beispielsweise mit variablen Niveauregulierungszylindern (12a, b) statt mit starren Steuerstangen (11a, b) an den Lenkkopf (5) gekoppelt. Über ein separates Hydraulikaggregat (13) wird deren Hub abhängig von der Fahrgeschwindigkeit vergrößert bzw. verkleinert. Somit wird durch Ausfahren der Kolbenstangen der beiden Niveauregulierungszylinder (12a, b) und eine Anpassung des Hubweges der beiden Lenkzylinder (10a, b) das hintere Niveau des Fahrzeugrahmens (1) abgesenkt. Als Folge dieser Absenkung ergibt sich wiederum ein flacherer Lenkkopfwinkel (15) und bei Kurvenfahrt ein reduzierter Lenkeinschlag.
Die Geschwindigkeitsabhängige Anpassung der Neigung kann auch ohne Veränderung des Lenkkopfwinkels (15) erreicht werden, indem z. B. bei höherer Fahrgeschwindigkeit nur die gegenläufige Bewegung der Hinterradschwingen (7a, b) vergrößert wird. Dies wird erreicht, wenn z. B. in einer Rechtskurve die Kolbenstange des rechten Niveauregulierungszylinders (12a) ausgefahren wird, sowie der Einfahrhub des rechten Lenkzylinders (10a) vergrößert wird und gleichzeitig auf der linken Fahrzeugseite der Hub des Niveauregulierungszylinders (12b) und des Lenkzylinders (10b) entgegen gesetzt vergrößert werden.
Damit das Fahrzeug in allen Ausführungen selbsttätig eine neutrale Position einnimmt, in welcher die Sitzfläche des Fahrersitzes (2) horizontal ausgerichtet ist, sind zwischen Lenkkopf (5) und Hinterradschwingen (7a, b) Rückholfedern (18a, b) angeordnet. Sie drücken mit gleicher Kraft auf beide Hinterradschwingen (7a, b) und zwingen sie tendenziell in eine ausgeglichene Position. Die Funktion der Rückholfedern (18a, b) kann auch mit integrierten Federn in den Lenkzylindern (10a, b) erreicht werden.

Claims

Dreirädriges Fahrzeug mit – einem Fahrzeugrahmen (1), der das Vorderrad und den Fahrersitz (2) als starre Einheit miteinander verbindet, – zwei gegenläufig beweglichen Hinterradschwingen (7a, b), – einem Lenkkopf (5), der unterhalb des Fahrersitzes (2) angeordnet ist und mit Steuerelementen die gegenläufige Bewegung der Hinterradschwingen (7a, b) an die Neigung des Fahrzeugrahmens (1) koppelt, um eine Richtungsänderung des Fahrzeugs einzuleiten, – Lenkhebel (8a, b) mit den Hinterradschwingen (7a, b) verbunden sind, mit welchen ihre gegenläufige Bewegung gesteuert wird, – wobei weitere Steuerelemente vorgesehen sind, mit denen der Fahrzeugrahmen (1) angehoben bzw. abgesenkt wird, um den Lenkkopfwinkel (15) zu verändern und eine Anpassung von Fahrzeugneigung und Lenkeinschlag abhängig von der Fahrgeschwindigkeit zu bewirken.
Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Lenkhebel (8a, b) mit mechanischen, hydraulischen oder elektrischen Maschinenelementen übertragen wird und dass die Steuerelemente als Steuerstangen, Steuerseile, Hydraulikzylinder oder elektrische Stellantriebe ausgeführt sind.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrzeugrahmen (1) ein Stoßdämpfer (14) angeordnet ist, dessen Hub abhängig von der Fahrgeschwindigkeit einstellbar ist, wodurch der Lenkkopfwinkel (15), der Lenkeinschlag und die Kurvenneigung verändert werden.