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DE102017002347A1 - Vehicle with central drive - Google Patents

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DE102017002347A1
DE102017002347A1 DE102017002347.6A DE102017002347A DE102017002347A1 DE 102017002347 A1 DE102017002347 A1 DE 102017002347A1 DE 102017002347 A DE102017002347 A DE 102017002347A DE 102017002347 A1 DE102017002347 A1 DE 102017002347A1
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Abstract

Mit dieser Erfindung kann die Lücke zwischen Automobil und Zweirad (Motorräder oder Fahrrad) geschlossen werden. Es bietet eine verbesserte Sicherheit für die Passagiere und eine gesteigerte Manövrierfähigkeit und Stabilität durch ein Leichtbaufahrzeug mit der Besonderheit eines Zentralantriebs. Im Vergleich zum heutigen Stand der Technik ermöglicht dieser Zentralantrieb und die Anordnung der Räder eine neue Fahrzeugdimension.With this invention, the gap between automobile and bicycle (motorcycles or bicycle) can be closed. It provides improved passenger safety and increased maneuverability and stability through a lightweight vehicle with the peculiarity of a central propulsion system. Compared to the current state of the art, this central drive and the arrangement of the wheels allows a new vehicle dimension.

Description

1 Stand der Technik1 state of the art

Mobilität ist eine Freiheit, die heutzutage so gut wie selbstverständlich ist. Dennoch hat sich der Antrieb bei Automobilen während der letzten 100 Jahre Entwicklung kaum verändert. Porsche und Mercedes begannen im Jahr 1900 schon 4 Rad-Antriebe zu bauen. Im Anschluss daran entstanden weitere Fahrzeuge mit Heck-Antrieb, da die Trennung von Antrieb und Lenkung eine deutliche Vereinfachung in der Herstellung darstellte. In den 30er Jahren begann Citroen, sein erstes Modell mit Vorderradantrieb (Traction avant) auf den Markt zu bringen. Heutzutage werden die meisten Autos mit einer Leistung von 70–115 kW mit einem Vorderradantrieb ausgestattet und die Hochleistungsmotoren immer noch mit Heckantrieb.Mobility is a freedom that is almost natural these days. Nevertheless, the drive in automobiles has hardly changed during the last 100 years of development. Porsche and Mercedes began to build 4 wheel drives in 1900. Subsequently, other vehicles with rear-drive, as the separation of drive and steering a significant simplification in the production created. In the 1930s, Citroen began to launch its first front-wheel-drive model (Traction avant). Nowadays, most 70-115 kW cars are equipped with front-wheel drive and the high-performance engines are still equipped with rear-wheel drive.

Bei vielen Rennwagen befindet sich der Motor in einer Zentralposition mit Heck-Antrieb. Durch den Mittelmotor wird eine annähernd gleichmäßige Gewichtsverteilung auf Vorder- und Hinterachse erleichtert und ein geringes Massenträgheitsmoment um die Fahrzeughochachse erreicht, da die Massen um den Fahrzeugschwerpunkt konzentriert sind. Diese Konfiguration ermöglicht ein Maximum an Gewichtsverteilung auf den beiden Achsen und optimiert die Leistung und Stabilität des Fahrzeugs, da der Schwerpunkt in idealer Weise zentral positioniert ist und hohe Kurvengeschwindigkeiten ermöglicht.In many race cars, the engine is in a central rear-drive position. The mid-engine facilitates an approximately uniform weight distribution on the front and rear axles and achieves a low mass moment of inertia about the vehicle's vertical axis, since the masses are concentrated around the center of gravity of the vehicle. This configuration allows for maximum weight distribution on the two axles and optimizes the performance and stability of the vehicle, as the center of gravity is ideally positioned centrally and allows high cornering speeds.

Die im Nachgang beschriebene Erfindung soll sich auch diesem Konzept zu Eigen machen.The invention described in the following is also to make this concept its own.

1.1 Vor und Nachteile des Heck-Antriebs1.1 Pros and cons of the rear drive

Die hier aufgeführten Kriterien für Heck- und Vorderradantrieb beruhen auf der Grundlage einer Frontmotorposition, mit der die meisten Fahrzeuge heutzutage ausgestattet sind:The rear and front wheel drive criteria listed here are based on a front engine position that most vehicles are equipped with today:

Vorteileadvantages

  • – Bessere Kraft- und Leistungsverteilung (siehe , Verteilung bei Heckantrieb), wenn das Fahrzeug nach vorn beschleunigt (hintere Räder sind belastet)- Better power and power distribution (see , Distribution in rear-wheel drive), when the vehicle accelerates forward (rear wheels are loaded)
  • – Sportliches Fahrgefühl in der Kurve für Fahrer, die das Gegenlenken beherrschen- Sporty feel in the curve for riders who master the countersteering

Nachteiledisadvantage

  • – Lange Übertragungswelle bringt mehr Gewicht, sorgt für mehr Reibung durch zusätzliche Lagerung, und reduziert den Platz in der Kabine.- Long transmission shaft brings more weight, provides more friction through additional storage, and reduces the space in the cabin.
  • – In der Kurve schieben die hinteren Räder das Fahrzeug aus der Kurve, was bei rutschiger Straße gefährlich sein kann (Übersteuern siehe , Instabilität in der Kurve bei Heckantrieb).- In the corner, the rear wheels push the vehicle out of corner, which can be dangerous on slippery roads (see Oversteer) , Instability in the curve in rear-wheel drive).

1.2 Vor- und Nachteile des Vorderradantriebs1.2 Advantages and Disadvantages of the Front Wheel Drive

Vorteileadvantages

  • • In der Kurve ziehen die vorderen Räder das Fahrzeug, wodurch es leichter zu kontrollieren ist, (Untersteuern siehe , Stabilität in der Kurve bei Vorderradantrieb)• In the curve, the front wheels pull the vehicle, which makes it easier to control (see Understeer) , Stability in the curve in front-wheel drive)
  • • Motor, Getriebe und Übertragungswellen bilden eine kompakte Einheit• Motor, gearbox and transmission shafts form a compact unit

Nachteiledisadvantage

  • • Schlechte Verteilung von Kraft und Leistung (siehe , Verteilung bei Vorderradantrieb), wenn das Fahrzeug nach vorn beschleunigt (vordere Räder sind entlastet); die Leistungsübertragung wird reduziert• Poor distribution of power and performance (see , Distribution in front-wheel drive), when the vehicle accelerates forward (front wheels are relieved); the power transmission is reduced
  • • Komplizierte Konstruktion, wenn Lenkung und Antrieb direkt zusammenhängen.• Complicated construction when the steering and the drive are directly connected.

1.3 Aktuell gängige Radkonfigurationen1.3 Current common wheel configurations

  • – 2 Räder hintereinander angeordnet (Fahrrad, Motorrad) mit Heck-Antrieb- 2 wheels arranged one behind the other (bicycle, motorcycle) with rear drive
  • – 3 Räder: 2 vorne und 1 hinten (mit Vorder- und Heck-Antrieb)- 3 wheels: 2 front and 1 rear (with front and rear drive)
  • – 3 Räder: 1 vorne und 2 hinten (mit Vorder- und Heck-Antrieb)- 3 wheels: 1 front and 2 rear (with front and rear drive)
  • – 4 Räder (Heck-, Vorder- und 4 Rad-Antrieb)- 4 wheels (rear, front and 4 wheel drive)

Die Vor und Nachteile einer jeden Radkonfiguration sind:

  • – 2 hintereinander angeordnete Räder sind sehr kompakt. Statisch betrachtet sind sie instabil. Im dynamischen Fall können sie bei abrupten Lastwechseln instabil werden (z. B. durch starkes Bremsen)
  • – 3 Räder sind statisch-bestimmt. In dynamischen Zuständen besteht abhängig von der Lage des Schwerpunkts gesehen die beste Konfiguration, aber man ist leider in der Kurve sehr schnell auf 2 Rädern oder kann sogar kippen.
  • – Mit 4 Rädern hat man mehr Reibung aber auch eine bessere Stabilität in der Kurve, da die Kraft besser verteilt ist.
The pros and cons of each wheel configuration are:
  • - 2 consecutively arranged wheels are very compact. Static, they are unstable. In the dynamic case, they can become unstable during abrupt load changes (eg due to heavy braking)
  • - 3 wheels are static-determined. In dynamic conditions, depending on the location of the center of gravity, the best configuration is found, but unfortunately, in the turn, you are very fast on 2 wheels or can even tip over.
  • - With 4 wheels you have more friction but also better stability in the curve, as the power is better distributed.

2 Beschreibung der Idee 2 Description of the idea

2.1 Bezeichnung der Erfindung2.1 Name of the invention

  • Muskel oder motorbetreibenes Fahrzeug mit Zentralantrieb und Lenkung in Gegenrichtung vorn und hinten für eine bessere Stabiltät in der Kurve und Optimalen Antrieb nahes des Fahrzeugschwerpunkts.Muscle or powered vehicle with central drive and steering in the opposite direction front and rear for a better Stabiltät in the curve and optimal drive near the center of gravity of the vehicle.

2.2 Generelle Fahrzeugkonfiguration2.2 General vehicle configuration

Um die Vorteile von Antrieb und Radkonfiguration optimal auszuloten, besteht die Idee darin, ein Fahrzeug mit 3 Achsen und einem zentralen Antrieb zu entwickeln.To get the most out of the benefits of drive and wheel configuration, the idea is to develop a 3-axle vehicle with a central drive.

Die Neuheit liegt in einer noch besseren Kraft-Leistungs-Verteilung im Vergleich zum heutigen Stand der Technik. Dafür ist ein Fahrzeug (1) optimal, das mit einem zentralen Antrieb auf zwei Zentralrädern (2) steht (siehe , Fahrzeug mit Zentralantrieb). Eine Doppellenkung mit je einem Rad vorn (3) und hinten (4) ermöglicht einen sehr kleinen Wendekreis und ein stabiles Fahrverhältnis.The novelty lies in an even better power-power distribution compared to the current state of the art. For this is a vehicle ( 1 ) with a central drive on two central wheels ( 2 ) stands (see , Vehicle with central drive). A double steering with one wheel at the front ( 3 ) and behind ( 4 ) allows a very small turning circle and a stable driving ratio.

Die Ausrichtung des Fahrzeugs beruht auf vier Rädern in rautenförmiger Anordnung, wobei das hintere und vordere Rad lenkbar sind.The orientation of the vehicle is based on four wheels in a diamond-shaped arrangement, with the rear and front wheels are steerable.

Diese rautenförmige Anordnung mit einem Zentralantrieb ist effizienter, weil der Schwerpunkt des Fahrzeugs auch zentral ist und überwiegend durch die Motor- oder Passagiermasse bestimmt wird.This diamond-shaped arrangement with a central drive is more efficient, because the center of gravity of the vehicle is also central and is mainly determined by the engine or passenger mass.

Diese Konfiguration stellt eine technische Neuerung dar und bietet die erheblichen Vorteile eines wendigeren Fahrzeugs im Stadtverkehr sowie eines kleineren Wendekreises zur besseren Stabilität in Kurven im Vergleich zu andere Radkonfiguration (siehe §1.3). Zudem befindet sich der Schwerpunkt nahe der Antriebsachse und ermöglicht so einen optimalen Antrieb wie bei einem Rennwagen.This configuration represents a technical innovation and offers the considerable advantages of a more agile vehicle in city traffic as well as a smaller turning circle for better stability in bends compared to other wheel configuration (see §1.3). In addition, the center of gravity is close to the drive axle and thus enables an optimal drive as in a racing car.

2.3 PedaloCab Fahrzeugkonfiguration2.3 PedaloCab vehicle configuration

Zur Realisierung des beschriebenen Konzepts, besteht meine Erfindung aus einem geschlossenen, durch Muskelantrieb (siehe , PedaloCab Schwerpunkt Verteilung) betriebenen Fahrzeug in Composite-Leichtbaustruktur, welches die Insassen vor Bodenkontakt (bei Stürzen) und Zusammenstößen schützt, sowie witterungsunabhängiges Fahren ermöglicht.To realize the described concept, my invention consists of a closed, by muscle drive (see , PedaloCab gravity distribution) operated vehicle in composite lightweight construction, which protects the occupants from contact with the ground (in falls) and collisions, as well as weather-independent driving allows.

Eine verschiebbare Haube (7) zum Ein- und Aussteigen ermöglicht die Nutzung als Cabriolet.A sliding hood ( 7 ) for entering and exiting allows use as a convertible.

Der Name PedaloCab betont den Antrieb des Fahrzeugs durch Pedale, Cab steht für Cabriolet aber auch für die englischen Referenzen „Taxi” und „Cabin”.The name PedaloCab emphasizes the drive of the vehicle by pedals, Cab stands for Cabriolet but also for the English references "Taxi" and "Cabin".

Es handelt sich um eine selbsttragende Struktur aus Kohlefaser (1), die für den Transport eines Erwachsenen (5) sowie eines Kindes (6) vorgesehen ist, oder als zusätzlicher Stauraum genutzt werden kann.It is a self-supporting structure made of carbon fiber ( 1 ) necessary for the transport of an adult ( 5 ) and a child ( 6 ) is provided, or can be used as additional storage space.

Das Gesamtgewicht des Fahrzeugs liegt bei 21 kg in der muskelkraftbetriebenen Version und wird sich bei 31 Kg für eine Elektroversion mit Batterie befinden.The total weight of the vehicle is 21 kg in the muscle-powered version and will be at 31 kg for a battery-powered electric version.

Das Fahrzeug wurde für Passagiere von 5% Perzentil bis 95% Perzentil entwickelt. Um die Passagiergröße anzupassen, sind die Sitze nach vorn und hinten beweglich. Für Passagier deren Größe außerhalb des ausgegeben Perzentil-rahmens liegt, muss eine Anpassung durch zwei zusätzliche Formwerkzeuge vorgenommen werden.The vehicle was designed for passengers from 5% percentile to 95% percentile. To adjust the passenger size, the seats are movable fore and aft. For passengers whose size is outside the stated percentile frame, an adjustment must be made by two additional molds.

Ein 9-Gang Getriebe (einschließlich Rückwärtsgang) ermöglicht eine einfache Handhabung des Fahrzeugs in jede Richtung. Ein Kette oder ein Zahnriemen (9) bringen die Bewegung zu dem Zentralachse. Ein Differential (8) auf der Antriebsachse erlaubt optimierte Kurvenfahrten.A 9-speed gearbox (including reverse) allows easy handling of the vehicle in any direction. A chain or a timing belt ( 9 ) bring the movement to the central axis. A differential ( 8th ) on the drive axle allows optimized cornering.

Die mittleren Räder (2), die für den Antrieb benutzt werden, haben einen Durchmesser von 24 Zoll, die vorderen und hinteren Räder einen Durchmesser von 12 Zoll. Andere Rad Größen sind auch möglich die Antriebsräder in der Mitte müssen jedoch immer großer sein als die Lenkräder.The middle wheels ( 2 ), which are used for the drive, have a diameter of 24 inches, the front and rear wheels a diameter of 12 inches. Other wheel sizes are also possible, however, the drive wheels in the middle must always be larger than the steering wheels.

Die Bremsung des PedaloCab erfolgt durch eine Bremsscheibe, die auf der Zentralachse montiert ist und auf die 2 Zentralräder (2) wirkt. Zusätzlich ist im unteren Rad (4) eine Bremstrommel installiert.The PedaloCab is braked by a brake disc, which is mounted on the central axle and on the 2 central wheels ( 2 ) acts. In addition, in the lower wheel ( 4 ) installed a brake drum.

Das Lenkrad (11) befindet sich in zentraler Position und lenkt das vordere (3) und hintere (4) Rad mithilfe zweier Steuerstangen (12 und 13) gegensätzlich aus (siehe ., PedaloCab Steuerung). Spezifische Gabeln (14 und 15) sichern den ausreichenden Abstand zwischen Steuerstangen und Rädern.The steering wheel ( 11 ) is in a central position and steers the front ( 3 ) and back ( 4 ) Wheel using two control rods ( 12 and 13 ) (see ., PedaloCab control). Specific forks ( 14 and 15 ) ensure the sufficient distance between control rods and wheels.

Zur Erhöhung der Verkehrssicherheit ist das PedaloCab mit zwei Außenspiegeln sowie Vorder- und Rücklicht, Blinker und Hupe ausgerüstet, die in die Rumpfstruktur integriert sind.To increase traffic safety, the PedaloCab is equipped with two exterior mirrors as well as front and rear lights, turn signals and horn, which are integrated into the fuselage structure.

2.4 Zusätzliche Optionen2.4 Additional options

Um die Stabilität gerade bei Kurvenfahrten weiter zu verbessern, wird eine Kabine mit Neigetechnik entwickelt (siehe , PedaloCab mit Neigetechnik), so dass sich das Fahrzeug in die Kurve legen kann. Dieser Mechanismus ist mit dem Lenkrad verbunden, so dass sich beide Räder (2) nach oben oder nach unten parallel zu Struktur anpassen. Für diese Option müssen 2 Kardanantriebe hinzugefügt werden.To further improve stability when cornering, a cab with tilting technology is being developed (see , PedaloCab with tilting technology), so that the vehicle can lean into the curve. This mechanism is connected to the steering wheel so that both wheels ( 2 ) up or down parallel to structure. For this option, 2 cardan drives must be added.

Da viele Fahrradbenutzer großen Wert auf Elektromobilität legen, kann man dieses Fahrzeug sehr leicht mit einem Elektromotor und Batterien ausstatten.Since many bicycle users attach great importance to electric mobility, you can easily equip this vehicle with an electric motor and batteries.

Eine Tandem-Ausführung für Radtouren zu zweit ist ebenfalls geplant.A tandem version for bicycle tours for two is also planned.

Als zusätzliche Option wird die elektrische Steuerung von Geschwindigkeit, Navigation und Musik über eine Bluetooth-Verbindung zwischen Fahrer Smartphone und PedaloCab mithilfe einer speziellen Applikation gewährleistet.As an additional option, the electrical control of speed, navigation and music is ensured via a Bluetooth connection between the driver's smartphone and PedaloCab using a special application.

AbbildungsverzeichnisList of Figures

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... 6 ... 6

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... 7 ... 7

... 7 ... 7

Claims (7)

Fahrzeug mit 3 Achsen, die in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei das Fahrzeug über die mittlere Achse angetrieben wird.Vehicle with 3 axles, which are arranged one behind the other in the direction of travel, wherein the vehicle is driven via the central axis. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei auf der Vorderachse und auf der Hinterachse jeweils ein Rad, Vorderrad bzw. Hinterrad, montiert ist, und auf der Mittelachse 2 Räder montiert sind, so dass die 4 Räder eine Rautenförmige Anordnung bilden.Vehicle according to claim 1, wherein on the front axle and on the rear axle in each case a wheel, front wheel or rear wheel, mounted, and mounted on the central axis 2 wheels, so that the 4 wheels form a diamond-shaped arrangement. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei Vorder- und Hinterrad in der Querrichtung mittig angeordnet sind, und die Räder der Mittelachse seitlich am Fahrzeug angeordnet sind.The vehicle of claim 1, wherein the front and rear wheels are centrally located in the transverse direction, and the wheels of the center axis are disposed laterally of the vehicle. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei Vorder- und Hinterrad unter dem Fahrzeug angeordnet sind.The vehicle of claim 1, wherein the front and rear wheels are disposed under the vehicle. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lenkung des Fahrzeugs sowohl die Vorderachse als auch die Hinterachse drehbar sind.Vehicle according to claim 1, characterized in that both the front axle and the rear axle are rotatable for steering the vehicle. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkung mittels Lenkstangen betätigt wird.Vehicle according to claim 1, characterized in that the steering is actuated by means of handlebars. Fahrzeug nach Anspruch 1), das durch eine optional zurüstbare Neigetechnik gekennzeichnet ist.A vehicle according to claim 1), characterized by an optionally adaptable tilting technique.
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