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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die
DE 38 40 783 C1 offenbart eine Parkier- und Manövrierhilfe für Kraftfahrzeuge mit mindestens zwei lenkbaren Antriebsrädern. Des Weiteren ist der
WO 2005/12098 A1 ein Dreirad-Motorfahrzeug als bekannt zu entnehmen. Außerdem ist aus der
DE 198 23 002 A1 eine Achsschenklenkung für ein Vorderrad eines Kraftrads bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einer besonders vorteilhaften Manövrierbarkeit zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, welches vorzugsweise als ein Landfahrzeug ausgebildet ist. Insbesondere ist das Fahrzeug als ein nicht-schienengebundenes Fahrzeug ausgebildet. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein muskelangetriebenes Fahrzeug oder aber um ein Kraftfahrzeug handeln, welches wenigstens oder genau einen Antriebsmotor aufweist, mittels welchem das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Beispielsweise ist das Fahrzeug ein einspuriges Fahrzeug, sodass es sich bei dem Fahrzeug beispielsweise um ein Zweirad handeln kann. Dabei kann das Fahrzeug insbesondere ein Kraftrad, ganz insbesondere ein Motorrad, sein. Ferner kann das Fahrzeug ein zweispuriges Fahrzeug sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Dreirad sein, welches auch als Trike bezeichnet wird. Das Kraftfahrzeug kann ferner ein Kraftrad beziehungsweise Motorrad mit Beiwagen und somit dreirädrig sein. Ferner ist es denkbar, dass das erfindungsgemäße Fahrzeug ein Kraftwagen, insbesondere ein Personenkraftwagen, ist.
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Das Fahrzeug weist ein Fahrgestell auf. Insbesondere dann, wenn das Fahrzeug ein Kraftrad, ein Motorrad, ein Zweirad oder ein Dreirad ist, kann das Fahrgestell ein Rahmen, insbesondere ein Leiterrahmen, sein. Das Fahrgestell kann beispielsweise ein Rahmen sein, insbesondere dann, wenn das Fahrzeug ein Landfahrzeug, insbesondere ein Kraftwagen, ist und dabei einen Aufbau aufweist, welcher als eine nichtselbsttragende Karosserie ausgebildet und an dem Rahmen gehalten ist. Ferner ist es denkbar, dass das Fahrgestell ein als selbsttragende Karosserie ausgebildeter Aufbau des Fahrzeugs ist. Insbesondere kann der Aufbau einen auch als Fahrgastzelle oder Fahrgastraum bezeichneten Innenraum des Fahrzeugs begrenzen oder bilden, in dessen Innenraum sich Personen wie beispielsweise der Fahrer des Fahrzeugs aufhalten können, insbesondere während einer Fahrt des Fahrzeugs.
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Das Fahrzeug weist wenigstens einen an dem Fahrgestell gehaltenen Radträger auf. Des Weiteren weist das Fahrzeug wenigstens ein Rad auf, welches, insbesondere um eine Raddrehachse, drehbar an dem Radträger gehalten ist. Somit ist das Rad beispielsweise um die Raddrehachse relativ zu dem Radträger drehbar. Wird das Fahrzeug vorwärts, insbesondere entlang einer Geraden, gefahren, insbesondere während Kurvenfahrten beziehungsweise Richtungswechsel des Fahrzeugs unterbleiben, so wird das Fahrzeug entlang seiner Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und insbesondere geradeaus gefahren, was auch als Geradeausfahrt oder Geradeauslauf des Fahrzeugs bezeichnet wird. Vorzugsweise verläuft die Raddrehachse, zumindest bei der Geradeausfahrt des Fahrzeugs, parallel zu oder in einer auch als x-y-Ebene, welche durch die auch als x-Richtung bezeichnete Fahrzeuglängsrichtung und die auch als y-Richtung bezeichnete Fahrzeugquerrichtung des Fahrzeugs aufgespannt ist. Die Fahrzeugquerrichtung verläuft dabei senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung. Insbesondere kann das Rad ein Vorderrad oder ganz vorzugsweise ein Hinterrad des Fahrzeugs sein. Das Rad wird auch als Fahrzeugrad bezeichnet. Das Rad ist ein Bodenkontaktelement des Fahrzeugs, welches in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über das Bodenkontaktelement an einem Boden oder einer Fahrbahn abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Fahrzeug entlang der Fahrbahn beziehungsweise entlang des Bodens bewegt, insbesondere gefahren, während das Fahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über das Bodenkontaktelement (Rad) an dem Boden beziehungsweise der Fahrbahn abgestützt ist, so rollt das Rad an dem Boden ab. Unter dem Merkmal, dass das Rad drehbar an dem Radträger gehalten ist, ist zu verstehen, dass das Rad um die Raddrehachse relativ zu dem Radträger und relativ zu dem Fahrgestell drehbar ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt, wird das Fahrzeug entlang des Bodens beziehungsweise der Fahrbahn bewegt, insbesondere gefahren, während das Fahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an dem Boden abgestützt ist, so rollt das Rad an dem Boden ab, und das Rad dreht sich dabei um die Raddrehachse relativ zu dem Fahrgestell und relativ zu dem Radträger. Insbesondere bei der Geradeausfahrt des Fahrzeugs, das heißt dann, wenn das Fahrzeug, beispielsweise entlang des Bodens, geradeaus insbesondere entlang der Fahrzeuglängsrichtung gefahren wird und somit keine Kurve fährt, verläuft die Raddrehachse beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung, das heißt parallel zur Fahrzeugquerrichtung.
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Das Rad des Fahrzeugs wird auch als erstes Rad bezeichnet. Dabei ist das erste Rad ein lenkbares oder gelenktes Rad, sodass durch Lenken des Rads Kurvenfahrten, Spurwechsel und Richtungsänderungen des Fahrzeugs bewirkt werden können. Dabei ist zum zum Bewirken von Kurvenfahrten beziehungsweise Spurwechsel und Richtungsänderungen des Fahrzeugs vorgesehenen Lenken des Rads der Radträger zusammen mit dem Rad relativ zu dem Fahrgestell verschwenkbar, insbesondere um eine auch als erste Lenkachse bezeichnete Lenkachse, die vorzugsweise schräg oder senkrecht zur x-y-Ebene und/oder senkrecht zur Raddrehachse verläuft. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Lenkachse senkrecht zu einer Längsachsenebene verläuft, und die Raddrehachse verläuft senkrecht zu einer Raddrehachsenebene, wobei zumindest bei der Geradeausfahrt des Fahrzeugs die Lenkachsenebene und die Raddrehachsenebene senkrecht zueinander verlaufen. Mit anderen Worten, um Kurvenfahrten, Richtungswechsel beziehungsweise Richtungsänderungen und Spurwechsel des Fahrzeugs zu bewirken, wird der Radträger und mit dem Radträger das Rad relativ zu dem Fahrgestell verschwenkt, wodurch das Rad gelenkt wird, insbesondere relativ zu dem Fahrgestell und/oder um die Lenkachse.
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Um nun eine besonders vorteilhafte Lenkbarkeit und somit eine besonders vorteilhafte Manövrierbarkeit des Fahrzeugs realisieren können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Radträger einen Lagerungsbereich aufweist, welcher zumindest in einem Stillstand des Fahrzeugs und zumindest in einer Geradeausstellung des Rads zumindest in einer Bewegungsebene bogenförmig ist, die durch die Fahrzeugquerrichtung und eine Gerade aufgespannt ist, die in einer durch die Fahrzeuglängsrichtung und/oder die Fahrzeughochrichtung aufgespannten Ebene verläuft, die auch als erste Ebene oder als x-z-Ebene bezeichnet wird. Somit weist der Lagerungsbereich eine erste Bogen- oder Kurvenform auf. Der Lagerungsbereich ist mittels einer Lagerung entlang einer in der Bewegungsebene bogenförmigen Bewegungsbahn relativ zu dem Fahrgestell bewegbar an dem Fahrgestell gelagert, wodurch zum Lenken des Rads der Radträger entlang der Bewegungsbahn relativ zu dem Fahrgestell bewegbar ist. Die Bewegungsebene kann die x-y-Ebene sein beziehungsweise mit der x-y-Ebene zusammenfallen, sodass der Lagerungsbereich beispielsweise zumindest oder ausschließlich in der durch die Fahrzeuglängsrichtung und die Fahrzeugquerrichtung aufgespannten x-y-Ebene bogenförmig ist, und sodass die Bewegungsbahn zumindest oder ausschließlich in der x-y-Ebene bogenförmig ist. Dies ist aber nur eine mögliche Ausführungsform, wobei es selbstverständlich denkbar ist, dass die Bewegungsebene senkrecht oder aber schräg zur x-y-Ebene verläuft. Wenn im Folgenden die Rede von der Ebene ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die x-z-Ebene, mithin die Ebene zu verstehen, die durch die Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) und die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) aufgespannt ist. Da der Lagerungsbereich in der Bewegungsebene bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig, verläuft, weist der Lagerungsbereich zumindest oder ausschließlich in der Bewegungsebene eine linienförmige Erstreckung, das heißt einen linienförmigen Verlauf auf, welche beziehungsweise welcher in der Bewegungsebene gekrümmt ist. Somit weist der Lagerungsbereich zumindest in der Bewegungsebene die erste Bogenform auf. In dem Stillstand des Fahrzeugs steht das Fahrzeug still, beispielsweise auf dem genannten Boden, wird also nicht entlang des Bodens gefahren. In der genannten Geradeausstellung des Rads befindet sich das Rad in einer solchen Position, in der das Fahrzeug, insbesondere entlang des Bodens, geradeaus und dabei insbesondere vorwärts gefahren werden kann. Somit ist die Geradeausstellung zum Bewirken einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs vorgesehen. Die x-y-Ebene wird auch als zweite Ebene bezeichnet.
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Der Lagerungsbereich ist mittels einer Lagerung des Fahrzeugs entlang einer Bewegungsbahn relativ zu dem Fahrgestell, insbesondere zumindest oder ausschließlich translatorisch, bewegbar an dem Fahrgestell gelagert, wobei die Bewegungsbahn zumindest im Stillstand des Fahrzeugs und vorzugsweise in der Geradeausstellung des Rads in der Bewegungsebene, insbesondere wie der Lagerungsbereich, bogenförmig ist. Dies bedeutet, dass durch die Lagerung die zumindest oder ausschließlich in der Bewegungsebene bogenförmige Bewegungsbahn vorgegeben, das heißt definiert ist, sodass die Bewegungsbahn eine zweite Bogenform oder eine zweite Kurvenform aufweist. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die zweite Bogenform der Bewegungsbahn der ersten Bogenform des Lagerungsbereichs entspricht, mithin mit der ersten Bogenform des Lagerungsbereichs korrespondiert. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Bewegungsbahn beziehungsweise ihre zweite Bogenform an den Lagerungsbereich beziehungsweise an die erste Bogenform des Lagerungsbereiches angepasst ist. Der Lagerungsbereich und somit insbesondere der Radträger sind entlang der Bewegungsbahn relativ zu dem Fahrgestell, insbesondere translatorisch und ganz insbesondere ausschließlich translatorisch, geführt bewegbar, insbesondere verschiebbar. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt, der Lagerungsbereich und somit vorzugsweise der Radträger insgesamt können entlang der Bewegungsbahn und somit in der Bewegungsebene bogenförmig relativ zu dem Fahrgestell bewegt, insbesondere verschoben, werden, wobei der Lagerungsbereich und über diesen der Radträger insgesamt mittels der Lagerung relativ zu dem Fahrgestell, das heißt an dem Fahrgestell geführt werden, wenn der Lagerungsbereich entlang der Bewegungsbahn relativ zu dem Fahrgestell bewegt, insbesondere verschoben, wird. Dadurch sind zum Lenken des Rads der Radträger und mit dem Radträger das Rad entlang der Bewegungsbahn relativ zu dem Fahrgestell bewegbar, insbesondere verschiebbar. Mit anderen Worten, um das Rad zu lenken und somit um Spurwechsel, Kurvenfahrten und Richtungsänderungen des Fahrzeugs zu bewirken, werden der Lagerungsbereich und somit der Radträger entlang der Bewegungsbahn relativ zu dem Fahrgestell bewegt, insbesondere verschoben, wodurch das Rad, insbesondere um die Lenkachse relativ zu dem Fahrgestell, gelenkt wird. Hierdurch ist sozusagen eine umgekehrte Knicklenkung dargestellt, da der Radträger nicht um seinen auch als Anknüpfungspunkt bezeichneten Anbindungspunkt am Fahrgestell rotiert, sondern dort mittels der Lagerung derart gelagert und geführt wird, dass der Lagerungsbereich und somit der Radträger relativ zu dem Fahrgestell entlang der in der Bewegungsebene bogenförmigen Bewegungsbahn bewegt, insbesondere verschoben, werden können. Hierdurch bewegt sich beispielsweise ein sogenannter Radaufstandspunkt, an oder in welchem das Rad in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an der Fahrbahn abgestützt ist und somit die Fahrbahn berührt, nicht oder nicht übermäßig gegenüber der Fahrbahn, wenn das Rad in einem Stillstand des Fahrzeugs, das heißt dann gelenkt wird, wenn das Fahrzeug stillsteht. Also bei beispielsweise kreisförmiger Bewegungsbahn entspricht der Momentanpol einer Kreisbewegung des Radträgers entlang der Bewegungsbahn dem Schnittpunkt der Bewegungsebene, in der die Bewegungsbahn verläuft, mit der Lenkachse.
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Weitere, positive Aspekte der Erfindung sind beispielsweise die Lenkbarmachung des beispielsweise als Hinterrad ausgebildeten Rads, insbesondere kombiniert mit dem Entfall der Lenkbarkeit des Vorderrades und/oder eine Antreibbarkeit des Vorderrades mit Entfall des Antriebs am Hinterrad und/oder die Realisierung eines Allradantriebs, insbesondere bei einem Zweirad als das Fahrzeug. Eine Minimierung der Lenkkraft kann sich dadurch ergeben, dass die Lenkachse möglichst nah am Radaufstandspunkt eine Bodenebene, in welcher der beispielsweise durch einen Straßenbelag gebildete Boden verläuft, schneidet (bzw. der Radaufstandspunkt durch Lenken seine Lage möglichst wenig ändert). Die Lage der Lenkachse wird durch die Kinematik bestimmt, die durch die geometrische Anordnung/Gestaltung der Elemente der Lagerung und/oder des Lagerungsbereiches und/oder weiterer Elemente des Fahrzeugs festgelegt wird. Durch die Änderung dieser geometrischen Parameter kann die Lenkachse also im Raum verschoben werden. Wird die Lenkachse nach vorne in den Bereich des Aufbaus verschoben, liegt echte Knicklenkung vor.
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Um eine besonders vorteilhafte Lenkbarkeit und somit Manövrierbarkeit des Fahrzeugs realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass durch die Lagerung die zuvor genannte Lenkachse definiert ist, um welche zum Lenken des Rads der Radträger und mit dem Radträger das Rad durch entlang der Bewegungsbahn relativ zu dem Fahrgestell erfolgendes Bewegen des Lagerungsbereichs und somit des Radträgers relativ zu dem Fahrgestell verschwenkbar sind. Dabei verläuft die Lenkachse schräg oder senkrecht zu der x-y-Ebene, wobei die Lenkachse vollständig von dem Fahrgestell beabstandet ist, das heißt das Fahrgestell nicht schneidet. Insbesondere ist die Lenkachse definiert durch einen Ort des Lagerungsbereiches und seine Krümmung.
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Die Lenkachse kann dabei eine radnahe Lenkachse sein. Die Lenkachse kann beispielsweise vollständig von dem Rad beabstandet sein und somit das Rad nicht schneiden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn die Lenkachse das Rad schneidet, wodurch eine besonders vorteilhafte Manövrierbarkeit des Fahrzeugs realisiert werden kann. Insbesondere kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Lenkachse in radialer Richtung des Rads, das heißt parallel zur radialen Richtung des Rads verläuft. Insbesondere ist es denkbar, dass die Lenkachse durch die Mitte des Rads hindurchverläuft.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich durch ein Zahnrad aus, welches um eine schräg oder senkrecht zu der x-y-Ebene verlaufende Zahnraddrehachse relativ zu dem Fahrgestell drehbar an dem Fahrgestell gehalten ist. Das Zahnrad weist eine erste Verzahnung, insbesondere eine erste Außenverzahnung, auf. Die erste Verzahnung des Zahnrads steht mit einer zweiten Verzahnung, insbesondere mit einer zweiten Außenverzahnung, des Lagerungsbereiches in Eingriff, sodass durch um die Zahnraddrehachse relativ zu dem Fahrgestell erfolgendes Drehen des Zahnrades der Lagerungsbereich über die Verzahnung von dem Zahnrad antreibbar und dadurch entlang der Bewegungsbahn relativ zu dem Fahrgestell bewegbar, insbesondere verschiebbar, ist. Hierdurch kann das Rad über den Radträger besonders vorteilhaft, einfach und komfortabel gelenkt werden. Dies ist nur eine Ausführungsform. Die Kraft zum Bewegen des Lagerungsbereiches kann auch beliebig anders gestellt werden, z.B. durch ein hydraulisches System.
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Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Fahrzeug wenigstens oder genau ein in Fahrzeuglängsrichtung hinter oder vor dem Rad angeordnetes, zumindest mittelbar und drehbar an dem Fahrgestell gehaltenes, zweites Rad auf. Somit ist das zweite Rad um eine zweite Raddrehachse relativ zu dem Fahrgestell drehbar. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die zweite Raddrehachse parallel zu oder in der x-y-Ebene verläuft. Ferner ist es denkbar, dass zumindest bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs die Raddrehachsen in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandet sind und parallel zueinander verlaufen. Auch das zweite Rad ist ein Bodenkontaktelement des Fahrzeugs, sodass die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem ersten Rad ohne weiteres auf das zweite Rad übertragen werden können. Ist beispielsweise das erste Rad ein Vorderrad, so ist das zweite Rad ein Hinterrad. Ist beispielsweise das erste Rad ein Hinterrad, so ist das zweite Rad ein Vorderrad des Fahrzeugs.
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Um eine besonders vorteilhafte Manövrierbarkeit des Fahrzeugs zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zum Bewirken von Kurvenfahrten, das heißt zum Bewirken von Kurvenfahrten, Spurwechsel und Richtungsänderungen des Fahrzeugs das zweite Rad relativ zu dem Fahrgestell verschwenkbar und dadurch lenkbar ist, insbesondere um eine zweite Lenkachse. Dabei können die vorigen und folgenden Ausführungen zur ersten Lenkachse des ersten Rades ohne weiteres auf die zweite Lenkachse des zweiten Rades übertragen werden und umgekehrt. Beispielsweise verlaufen die Lenkachsen zumindest bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs parallel oder aber schräg zueinander.
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Um das Fahrzeug besonders vorteilhaft lenken und somit manövrieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Räder mechanisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder elektronisch miteinander gekoppelt sind, sodass durch Lenken eines der Räder, insbesondere des Vorderrads, ein Lenken des anderen Rads, insbesondere automatisch, bewirkbar ist. Mit anderen Worten, wird beispielsweise das eine Rad von dem Fahrer des Fahrzeugs gelenkt, so wird hierdurch, insbesondere zumindest teilweise gleichzeitig, ein Lenken des anderen Rads bewirkt. Dadurch kann beispielsweise ein besonders geringer Wendekreis des Fahrzeugs dargestellt werden.
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Um die Räder besonders vorteilhaft, insbesondere zumindest teilweise gleichzeitig, lenken zu können, wodurch eine besonders gute Manövrierbarkeit des Fahrzeugs darstellbar ist, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Rad mit dem Zahnrad gekoppelt ist, sodass durch Lenken des zweiten Rads das Zahnrad um die Zahnraddrehachse relativ zudem Fahrgestell drehbar ist.
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Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das zweite Rad über ein beispielsweise als Kette oder Riemen ausgebildetes Zugmittel mit dem Zahnrad gekoppelt ist, wodurch die Räder besonders vorteilhaft, insbesondere zumindest gleichzeitig, gelenkt werden können. Wenn zuvor oder im Folgenden die Rede von dem Rad ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, das erste Rad zu verstehen.
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Um das Rad vorteilhaft an das Fahrgestell anzubinden und somit eine besonders vorteilhafte Lenk- und Manövrierbarkeit des Fahrzeugs darstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Radträger wenigstens einen mit dem Lagerungsbereich verbundenen, ersten Längenbereich aufweist, welcher sich von dem Lagerungsbereich, insbesondere linienförmig und dabei ganz insbesondere gerade, wegerstreckt. Beispielsweise ist es denkbar, dass sich der erste Längenbereich bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne oder hinten hin linienförmig, insbesondere gerade, von dem Lagerungsbereich wegerstreckt. Somit ist es insbesondere denkbar, dass der erste Längenbereich eine linienförmige und dabei beispielsweise gerade oder aber gekrümmte, erste Längserstreckung entlang einer ersten Längserstreckungsrichtung aufweist, entlang derer sich der erste Längenbereich von dem Lagerungsbereich, insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne oder hinten hin, wegerstreckt. Des Weiteren ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Radträger einen mit dem ersten Längenbereich verbundenen und sich von dem ersten Längenbereich wegerstreckenden, zweiten Längenbereich aufweist, an welchem das Rad drehbar gehalten ist. Insbesondere erstreckt sich der zweite Längenbereich linienförmig und dabei beispielsweise gerade oder aber kurvenförmig von dem ersten Längenbereich weg, sodass vorzugsweise der zweite Längenbereich eine linienförmige und dabei gerade oder gekrümmte, zweite Längserstreckung entlang einer ersten Längserstreckungsrichtung aufweist, entlang derer sich der zweite Längenbereich von dem ersten Längenbereich wegerstreckt. Insbesondere ist es denkbar, dass sich bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs der zweite Längenbereich, insbesondere entlang der zweiten Längserstreckung beziehungsweise entlang der zweiten Längserstreckungsrichtung, in Fahrzeugquerrichtung von dem ersten Längenbereich wegerstreckt. Somit ist es beispielsweise denkbar, dass der Lagerungsbereich, der erste Längenbereich und der zweite Längenbereich in dem Stillstand des Fahrzeugs und vorzugsweise Geradeausstellung des Rads in der Bewegungsebene betrachtet eine C-Form des Radträgers bilden, wodurch das Rad definiert, das heißt insbesondere derart an das Fahrgestell angebunden werden kann, dass unerwünschte, übermäßige Relativbewegungen zwischen dem Rad und dem Fahrgestell vermieden werden können.
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Um das Rad über den Radträger besonders stabil an das Fahrgestell anbinden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der erste Längenbereich auf einer ersten Seite des Rads angeordnet ist. Dabei weist der Radträger einen mit dem Lagerungsbereich verbundenen und entlang der Bewegungsbahn von dem ersten Längenbereich beabstandeten, dritten Längenbereich auf, welcher sich von dem Lagerungsbereich wegerstreckt und auf einer in axialer Richtung des Rades von der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite des Rades angeordnet ist. Dabei ist der dritte Längenbereich mit dem zweiten Längenbereich verbunden, sodass das Rad entlang seiner axialen Richtung zwischen dem ersten Längenbereich und dem dritten Längenbereich angeordnet ist. Dabei können insbesondere die folgenden und vorigen Ausführungen zu dem ersten Längenbereich ohne weiteres auch auf den dritten Längenbereich übertragen werden und umgekehrt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines als Motorrad ausgebildeten Fahrzeugs;
- 2 eine schematische und geschnittene Draufsicht der ersten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 3 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 4 eine schematische und geschnittene Draufsicht der zweiten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 5 eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 6 eine schematische und geschnittene Draufsicht der dritten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 7 eine schematische Seitenansicht einer vierten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 8 eine schematische und geschnittene Draufsicht der vierten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 9 eine schematische Seitenansicht einer fünften Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 10 eine schematische und geschnittene Draufsicht der fünften Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 11 eine schematische Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 12 eine schematische und geschnittene Draufsicht der sechsten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 13 eine schematische Seitenansicht einer nicht zur Erfindung gehörenden, siebten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 14 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht der siebten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 15 eine schematische Seitenansicht einer nicht zur Erfindung gehörenden, achten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 16 eine schematische und geschnittene Draufsicht der achten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 17 eine schematische Seitenansicht einer nicht zur Erfindung gehörenden, neunten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 18 eine schematische und geschnittene Draufsicht der neunten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 19 eine schematische Seitenansicht einer nicht zur Erfindung gehörenden, zehnten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 20 eine schematische und geschnittene Draufsicht der zehnten Ausführungsform des Fahrzeugs;
- 21 eine schematische Seitenansicht einer nicht zur Erfindung gehörenden, elften Ausführungsform des Fahrzeugs; und
- 22 eine schematische und geschnittene Draufsicht der elften Ausführungsform des Fahrzeugs;
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine erste Ausführungsform eines Fahrzeugs 1, wobei 2 in einer schematischen geschnittenen Draufsicht die erste Ausführungsform des Fahrzeugs 1 zeigt. In 1 ist die Fahrzeuglängsrichtung mit x und die Fahrzeughochrichtung mit z bezeichnet, wobei in 2 die Fahrzeugquerrichtung mit y bezeichnet ist. Bei der ersten Ausführungsform ist das Fahrzeug 1 als ein motorisiertes Zweirad und somit als ein zweirädriges Kraftrad und ganz insbesondere als ein Motorrad ausgebildet, sodass bei der ersten Ausführungsform das Fahrzeug 1 genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) hintereinander angeordnete Räder 2 und 3 aufweist. Somit ist das Fahrzeug 1 ein einspuriges Fahrzeug, insbesondere ein einspuriges Landfahrzeug. Bei der ersten Ausführungsform wird das Rad 2 auch als erstes Rad bezeichnet, wobei das Rad 3 auch als zweites Rad bezeichnet wird. Das Rad 2 ist ein Vorderrad des Fahrzeugs 1, und das Rad 3 ist ein Hinterrad des Fahrzeugs 1. Die Räder 2 und 3 sind Bodenkontaktelemente, über welche das Fahrzeug 1 in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach unten hin an einer Fahrbahn oder einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Die Ideen zur Lenkbarkeit des Rades 2 beziehungsweise 3 sind natürlich auch auf teil- (z.B. biohybrid) und nichtmotorisierte Fahrzeuge anwendbar.
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Das Fahrzeug 1 weist ein Fahrgestell 4 auf, welches bei der ersten Ausführungsform als ein Rahmen, insbesondere als ein Leiterrahmen, ausgebildet sein kann. Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 1 bei der ersten Ausführungsform eine vorliegend als Vorderradaufhängung ausgebildete Radaufhängung 5, über die das Rad 2, wie es in 1 durch einen Doppelpfeil 6 veranschaulicht ist, um eine erste, vordere Lenkachse 7 relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkbar und somit lenkbar an dem Fahrgestell 4 gelagert, das heißt an das Fahrgestell 4 angebunden ist. Die Radaufhängung 5 umfasst hierbei ein Führungselement 8, welches beispielsweise als eine einfach auch als Gabel bezeichnete Lenkgabel ausgebildet ist. Das Rad 2 ist um eine erste Raddrehachse 9 relativ zu dem Führungselement 8 drehbar an dem Führungselement 8 gehalten, sodass sich das Rad 2 um die erste Raddrehachse 9 relativ zu der Radaufhängung 5 und relativ zu dem Fahrgestell 4 drehen kann. Durch die Fahrzeuglängsrichtung (x) und die Fahrzeugquerrichtung (y) ist eine einfach auch als Ebene bezeichnete x-y-Ebene aufgespannt. Dabei verläuft die Raddrehachse 9 in der Ebene oder parallel zu der Ebene. Die Lenkachse 7 verläuft vorliegend schräg zu der Ebene, wobei die Lenkachse 7 beispielsweise senkrecht zur Raddrehachse 9 verläuft. Werden die Radaufhängung 5 und mit dieser das Rad 2 um die Lenkachse 7 relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkt, so wird das Rad 2 gelenkt, wodurch Kurvenfahrten, Richtungsänderungen und Spurwechsel des Fahrzeugs 1 bewirkt werden können.
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Wie besonders gut aus einer Zusammenschau von 1 und 2 erkennbar ist, weist das Fahrzeug 1 einen insbesondere separat von dem Fahrgestell 4 ausgebildeten und mit dem Fahrgestell 4 gekoppelten Radträger 10 auf. Dabei ist das Rad 3 drehbar an dem Radträger 10 gehalten, vorliegend derart, dass das Rad 3 um eine zweite Raddrehachse 11 relativ zu dem Radträger 10 und relativ zu dem Fahrgestell 4 drehbar an dem Radträger 10 gehalten ist. Die Raddrehachse 11 verläuft in oder parallel zu der x-y-Ebene, welche einfach auch als Ebene oder erste Ebene bezeichnet wird. Da das Rad 2 relativ zu dem Fahrgestell 4 gelenkt werden kann, um Kurvenfahrten, Richtungsänderungen und Spurwechsel zu bewirken, ist das Rad 2 ein lenkbares oder gelenktes Rad. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist auch das Rad 3 ein lenkbares oder gelenktes Rad, da das Rad 3 um eine zweite Lenkachse 12 relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkt und dadurch gelenkt werden kann, wodurch Richtungsänderungen, Kurvenfahrten und Spurwechsel des Fahrzeugs 1 bewirkt werden können. Dabei verläuft die zweite Lenkachse 12 beispielsweise, das heißt bei dem gezeigten Beispiel schräg zur Ebene (x-y-Ebene), und die Lenkachse 12 verläuft senkrecht zur Raddrehachse 11. Bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs 1 wird das Fahrzeug 1 entlang seiner Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung), insbesondere vorwärts, gefahren, sodass bei der Geradeausfahrt Kurvenfahrten des Fahrzeugs 1 unterbleiben. Bei der Geradeausfahrt verlaufen die Raddrehachsen 9 und 11 parallel zueinander, und die Raddrehachsen 9 und 11 verlaufen in Fahrzeugquerrichtung, und die Raddrehachsen 9 und 11 sind in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandet. Außerdem ist aus 1 erkennbar, dass bei der Geradeausfahrt und insbesondere in einem Stillstand des Fahrzeugs 1 die Lenkachsen 7 und 12 schräg zur x-y-Ebene verlaufen und schräg zueinander verlaufen. Um das Fahrzeug geradeaus zu fahren, werden die Räder 2 und 3 in ihre jeweilige Geradeausstellung gebracht, die in 1 gezeigt ist. Außerdem befindet sich das Fahrzeug 1 in einem Stillstand.
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Alle Seitenansichten zeigen eine ruhige bzw. stationäre Geradeausfahrt (also bei typischem Federweg - also bei typischer Beladung und ohne Beschleunigung oder von außen angeregte Auslenkung entlang der z-Richtung oder aber einen Stillstand des Fahrzeugs 1, wobei sich die Räder 2 und 3 in ihren Geradeausstellungen befinden. Die Darstellungsweise in 1 und 2 dient dem generischen Charakter. Natürlich kann man die Lenkachsen 7 und 12 auch parallel zueinander gestalten und/oder senkrecht auf die x-y-Ebene zeigend.
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Der Radträger 10 ist Bestandteil einer als Hinterradaufhängung ausgebildeten, zweiten Radaufhängung 13, über welche das Rad 3 an das Fahrgestell 4 angebunden ist. Dabei lässt die Radaufhängung 13 in Fahrzeughochrichtung relativ zu dem Fahrgestell 4 erfolgende Ein- und Ausfederbewegungen des Radträgers 10 und somit des Rads 3 zu, wobei die Ein- und Ausfederbewegungen des Radträgers 10 und des Rads 3 in 1 und 2 durch Doppelpfeile 14 veranschaulicht sind. Insbesondere ist es denkbar, dass der Radträger 10 Bestandteil einer so genannten Schwinge ist, welche die Ein- und Ausfederbewegungen relativ zu dem Fahrgestell 4 ausführen kann. Insbesondere sind der Radträger 10 und über diesen das Rad 3 gefedert und/oder gedämpft an dem Fahrgestell 4 abgestützt, sodass die Ein- und Ausfederbewegungen gefedert und/oder gedämpft werden.
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Um nun eine besonders vorteilhafte Manövrierbarkeit des Fahrzeugs 1 realisieren zu können, weist der Radträger 10 einen Lagerungsbereich 15 auf, welcher zumindest in dem Stillstand des Fahrzeugs und beispielsweise in der Geradeausstellung des Rads 3 zumindest oder ausschließlich in einer Bewegungsebene bogenförmig ist, die durch die Fahrzeugquerrichtung y und eine Gerade aufgespannt ist, die in einer durch die Fahrzeuglängsrichtung x und die Fahrzeughochrichtung z aufgespannten und auch als x-z-Ebene bezeichneten, zweiten Ebene verläuft, das heißt einen bogenförmigen Verlauf oder eine bogenförmige Erstreckung aufweist.
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Der Lagerungsbereich 15 ist ein eigensteifer Festkörper des Radträgers 10 und beispielsweise auch als Arm oder Glied bezeichneter Lagerungsarm des Radträgers 10 gebildet. Da der Lagerungsbereich 15 zumindest im Stillstand des Fahrzeugs 1 und vorzugsweise in der Geradeausstellung des Rads 3 in der Bewegungsebene bogenförmig ausgebildet ist, weist der Lagerungsbereich 15 in der Bewegungsebene einen gekrümmten, linienförmigen Verlauf und somit eine erste Bogenform auf. Der Lagerungsbereich 15 ist mittels einer Lagerung 16 des Fahrzeugs 1 entlang einer zumindest im Stillstand des Fahrzeugs 1 und vorzugsweise in der Geradeausstellung des Rads 3 in der Bewegungsebene bogenförmigen, in 2 gestrichelt dargestellten Bewegungsbahn 17 relativ zu dem Fahrgestell 4 bewegbar, insbesondere verschiebbar, an dem Fahrgestell 4 gelagert. Mit anderen Worten sind der Lagerungsbereich 15 und somit der Radträger 10 mittels der Lagerung 16 derart an dem Fahrgestell 4 gelagert, das heißt derart an das Fahrgestell 4 angebunden, dass der Lagerungsbereich 15 und somit der Radträger 10 entlang der Bewegungsbahn 17 relativ zu dem Fahrgestell 4 bewegt, insbesondere verschoben, werden können, wobei die Bewegungsbahn 17, insbesondere wie auch der Lagerungsbereich 15, zumindest oder ausschließlich in der Bewegungsebene bogenförmig ist, wenn das Fahrzeug 1 stillsteht und dabei über die Räder 2 und 3 in Fahrzeughochrichtung nach unten an dem Boden abgestützt ist und sich vorzugsweise außerdem das Rad 3 in seiner Geradeausstellung befindet.
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Hierdurch ist zum Lenken des Rads 3 der Radträger 10 entlang der Bewegungsbahn 17 relativ zu dem Fahrgestell 4 bewegbar, insbesondere verschiebbar. Mit anderen Worten, wird der Lagerungsbereich 15 entlang der Bewegungsbahn 17 relativ zu dem Fahrgestell 4 bewegt, insbesondere verschoben, so wird hierdurch das Rad 3 um die Lenkachse 12 relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkt und somit gelenkt. Da die Bewegungsbahn 17 zumindest oder ausschließlich in der Bewegungsebene bogenförmig ist, weist die Bewegungsbahn 17 in der Bewegungsebene einen linienförmigen und gekrümmten Verlauf, mithin eine zweite Bogenform auf. Beispielsweise ist die zweite Bogenform an die erste Bogenform angepasst beziehungsweise umgekehrt. Mit anderen Worten ist denkbar, dass die erste Bogenform der zweiten Bogenform entspricht und umgekehrt. Insbesondere ist die Lagerung 16 als eine Wälzlagerung oder Gleitlagerung ausgebildet. Mit anderen Worten kann die Lagerung 16 eine Gleitlagerung und/oder eine Wälzlagerung umfassen, wodurch der Lagerungsbereich 15 besonders vorteilhaft entlang der Bewegungsbahn 17 relativ zu dem Fahrgestell 4 bewegt, insbesondere verschoben, werden kann.
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Mit anderen Worten, der Lagerungsbereich 15 beziehungsweise seine einfach auch als Bogen bezeichnete Bogenform und die Bewegungsbahn 17 beziehungsweise ihre einfach auch als Bogen bezeichnete Bogenform liegen in einem stationären Einfederungszustand des Fahrzeugs in der Bewegungsebene und sind in der Bewegungsebene bogenförmig, wobei die Bewegungsebene dabei idealerweise nicht die x-y-Ebene ist, sondern eine oder die Ebene, die durch die Fahrzeugquerrichtung y und eine Gerade aufgespannt wird, die in der x-z-Ebene verläuft. Durch Federbewegung rotieren Rad 3 und Radträger 10 inklusive dem Lagerungsbereich 15 um eine Federwegschwenkachse, wie es durch den Doppelpfeil 14 veranschaulicht ist, womit sich die Bogenkurve von 15/14 aus dieser Ruhe-Ebene herausbewegt. Letzteres gilt für 2. Hingegen bei 4 bewegt sich der Bogen (Lagerungsbereich 15) allein durch Federwegänderungen nicht.
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Die Lagerung 16 umfasst oder definiert wenigstens oder genau zwei beispielsweise durch jeweilige Lager gebildete oder definierte Lagerpunkte P1 und P2, an oder in denen der Lagerungsbereich 15 derart gelagert und dadurch geführt ist, dass der Lagerungsbereich 15 entlang der Bewegungsbahn 17 relativ zu dem Fahrgestell 4 bewegt, insbesondere verschoben, werden kann. Jeweilige Positionen der Lagerpunkte P1 und P2, insbesondere relativ zueinander und/oder relativ zu dem Fahrgestell 4, bestimmen die zweite Bogenform der Bewegungsbahn 17 und somit deren Krümmung und in der Folge eine Position der Lenkachse 12, insbesondere relativ zu dem Fahrgestell 4. Insbesondere ist unter der Lenkachse 12 der Momentanpol der genannten Krümmung der durch sie bestimmten Bewegung zu verstehen. Die Lagerpunkte P1 und P2 sind lediglich Ausführungsvarianten, die zusammen mit 18 die Bogenform des Verschiebeweges festlegen. 3 Punkte legen einen Kreisbogen eindeutig fest. Andere Lagerungsarten sind natürlich ebenfalls denkbar z.B. eine gleitgelagerte Hülse oder kurvengetriebeartige Führung.
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Aus 1 und 2 ist erkennbar, dass durch die Lagerung 16 die Lenkachse 12 definiert ist, um welche zum Lenken des Rads 3 der Radträger 10 und mit dem Radträger 10 das Rad 3 durch entlang der Bewegungsbahn 17 erfolgendes Bewegen, insbesondere Verschieben, des Radträgers 10 relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkbar sind. Dabei verläuft die Lenkachse 12 beispielsweise schräg zu der x-y-Ebene. Die Lenkachse 12 ist außerdem vollständig von dem Fahrgestell 4 beabstandet, und die Lenkachse 12 verläuft durch die Mitte des Rads 3 und somit durch die Raddrehachse 11, wobei die Lenkachse 12 senkrecht zur Raddrehachse 11 verläuft. Somit schneidet die Lenkachse 12 das Rad 3. Der Momentanpol des Bogens 17 legt die Lenkachse fest. Verändert man gedanklich den Krümmungsradius von 17, so verschiebt sich die Lenkachse nach hinten (Krümmungsradius größer) oder vorne, also näher ans bike heran (Krümmungsradius kleiner). Bei Krümmungsradius = 0 liegt echte Knicklenkung vor, die Lenkachse verläuft dann durch den Kontaktpunkt 15 mit 18, und - der Vollständigkeit halber - bei negativer Krümmung, also wenn der Bogen 17 nicht rechts- sondern linksherum gebogen ist, dann liegt die Lenkachse sogar noch weiter vorne am bike (größere x) als Kontaktpunkt 15 mit 18.
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Bei der ersten Ausführungsform weist das Fahrzeug 1 ein Zahnrad 18 auf, welches, wie in 1 durch einen Doppelpfeil 19 veranschaulicht ist, um eine senkrecht oder vorliegend schräg zu der x-y-Ebene verlaufende Zahnraddrehachse 20 relativ zu dem Fahrgestell 4 drehbar an dem Fahrgestell 4 gehalten ist. Das Zahnrad 18 weist eine erste Verzahnung, insbesondere eine erste Außenverzahnung, auf, welche mit einer zweiten Verzahnung, insbesondere mit einer zweiten Außenverzahnung, des Lagerungsbereichs 15, insbesondere direkt, in Eingriff steht. Wird somit das Zahnrad 18 um die Zahnraddrehachse 20 relativ zu dem Fahrgestell 4 gedreht, so wird hierdurch der Lagerungsbereich 15 über die erste Verzahnung und die zweite Verzahnung angetrieben und dadurch entlang der Bewegungsbahn 17 relativ zu dem Fahrgestell 4 bewegt, insbesondere verschoben. Insbesondere ist die jeweilige Verzahnung als eine Stirnradverzahnung ausgebildet. Mit anderen Worten ist denkbar, dass das Zahnrad 18 als ein Stirnrad ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die jeweilige Verzahnung als eine Geradverzahnung ausgebildet. Insbesondere kann die jeweilige Verzahnung die Bewegung des Lagerungsbereichs 15 entlang der Bewegungsbahn 17, die durch die Lagerung 16 vorgegeben wird, vorgeben. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Lagerung 16 und die Verzahnungen die auch als Federungsbewegung oder Federungsbewegungen bezeichneten Ein- und Ausfederbewegungen des Radträgers 10 zulassen. Mit anderen Worten gewährleisten die Lagerung 16 und vorzugsweise auch die Verzahnungen einen Freiheitsgrad für die Federungsbewegung. Insbesondere ist die Lenkachse 12 definiert durch einen Ort des Lagerungsbereiches 15 und seine Krümmung (Stichwort Momentanpol). Letztere ist streng genommen unabhängig von der Lage von P1,P2 und 18 zueinander. Bei gegebenen P1, P2, 18 könnte man nämlich über verschiedene Bogenkrümmungen und -Dicken unterschiedliche Lenkachsenlagen festlegen. (Hätte das Bogenelement die Dicke Null, wäre die Lage der Lenkachse allein durch die Lagerung festgelegt.). 18 könnte auch als kurvenbestimmend für 17 betrachtet werden. Es ist aber möglich, dass diese Kurve bzw. die notwendige Lagerung und Führung dafür von anderen Elementen übernommen wird (also P1/P2 und/oder andere nicht abgebildete Lagerelemente) und 18 lediglich die Aufgabe des Antriebs der Verschiebebewegung von 15 übernimmt.
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Vorzugsweise sind der Radträger 10 und über diesen das Rad 3 über ein Feder- und/oder Dämpferelement gefedert und/oder gedämpft an dem Fahrgestell 4 abgestützt, sodass die Federbewegungen gefedert und/oder gedämpft werden, insbesondere mittels des Feder- und/oder Dämpferelements. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Feder- und/oder Dämpferelement radseitig, das heißt auf Seiten des Rads 3, möglichst nahe an der Lenkachse 12 angeordnet ist, damit das Feder- und/oder Dämpferelement auf das Lenken des Rads 3 möglichst wenige Rückwirkungen hat, insbesondere sofern Anbindungs- oder Anknüpfungspunkte des Feder- und/oder Dämpferelements auf Seiten des Fahrgestells 4 bei einem Lenken des Rads 3 nicht ohnehin synchron und/oder parallel zum Radträger 10 mitwandern und das Feder- und/oder Dämpferelement damit durch Lenkbewegungen keine Längenänderung erfährt. Eine ungefederte Version z.B. für Fahrräder wäre natürlich auch denkbar. Dies würde bedeuten, dass der Freiheitsgrad 14 entfällt und z.B. die eingezeichneten Feder-/Dämpferelemente starre Stäbe sind und/oder die z-Anregung des Rades über 10 (Biegebalken) auf den Aufbau übertragen wird.
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Bei der ersten Ausführungsform sind die Räder 2 und 3 mechanisch miteinander gekoppelt, sodass dann, wenn der Fahrer des Fahrzeugs 1 die Radaufhängung 5 und somit das Rad 2 um die Lenkachse 7 relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkt und somit lenkt, zumindest teilweise gleichzeitig der Radträger 10 entlang der Bewegungsbahn 17 relativ zu dem Fahrgestell 4 bewegt, insbesondere verschoben, wird und somit das Rad 3 um die Lenkachse 12 relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkt und somit gelenkt wird. Hierfür ist bei der ersten Ausführungsform ein beispielsweise als Riemen oder Kette ausgebildetes Zugmittel 21 vorgesehen, über welches das Zahnrad 18 drehmomentübertragend und somit mechanisch mit der Radaufhängung 5 gekoppelt ist. Wie in 2 durch Pfeile 22 veranschaulicht ist, wird dann, wenn die Radaufhängung 5 und somit das Rad 2 um die Lenkachse 7 relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkt werden, das Zugmittel 21 angetrieben, wodurch das Zahnrad 18 angetrieben und somit um die Zahnraddrehachse 20 relativ zu dem Fahrgestell 4 gedreht wird. Hierdurch wird der Lagerungsbereich 15 entlang der Bewegungsbahn 17 relativ zu dem Fahrgestell 4 bewegt, insbesondere verschoben. Insgesamt ist erkennbar, dass der Radträger 10 nicht um seinen Anknüpfungspunkt am Fahrgestell 4 rotiert, sondern dort derart geführt wird oder ist, dass der Radträger 10 um die, insbesondere quasi, fahrgestellfeste Lenkachse 12 insbesondere relativ zu dem Fahrgestell 4 rotiert. Vorliegend umschlingt das Zugmittel 21 eine drehfest mit dem Zahnrad 18 verbundene, erste Zugmittelscheibe zumindest teilweise, und das Zugmittel umschlingt eine zweite Zugmittelscheibe zumindest teilweise. Die zweite Zugmittelscheibe ist durch Lenken des Rads 2 antreibbar und dadurch um eine Zugmittelscheibendrehachse relativ zu dem Fahrgestell 4 drehbar. Die Zugmittelscheibendrehachse fällt vorliegend mit der Lenkachse 7 zusammen. Das Zahnrad 18 ist von der ersten Zugmittelscheibe antreibbar und dadurch um die Zahnraddrehachse 20 drehbar. Die erste Zugmittelscheibe ist über das Zugmittel 21 von der zweiten Zugmittelscheibe antreibbar, sodass das Zahnrad 18 über die erste Zugmittelscheibe von dem Zugmittel 21 antreibbar ist. Das Zugmittel 21 wiederum ist über die zweite Zugmittelscheibe von dem Rad 2, insbesondere von der Radaufhängung 5 antreibbar. Wird also das Rad 2 gelenkt, so wird dadurch die zweite Zugmittelscheibe angetrieben, mithin um die Zugmittelscheibendrehachse gedreht. Hierdurch wird das Zugmittel 21 von der zweiten Zugmittelscheibe angetrieben, sodass das Zugmittel 21 die erste Zugmittelscheibe und über diese das Zahnrad 18 antreibt, welches dadurch um die Zahnraddrehachse 20 relativ zu dem Fahrgestell 4 gedreht wird. Hierdurch wird das Rad 3 gelenkt.
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Das Trum 21 kann als „Duo“ von Zug-Druck-Stäben ausgeprägt werden. In 2 und 4 ist das Trum 21 abgebildet, was durch einen oder zwei Starrkörper wie z.B. Zahnstangen / verzahnte Stäbe ersetzt werden kann. Die Lenkachse 12 ist nicht fahrgestellfest insofern sie sich mit der Einfederbewegung um den Freiheitsgrad 14 mitbewegt. Anders ausgedrückt: Hier ist eine Fallunterscheidung vorteilhaft: Die Lenkachse ergibt sich u.a. durch die Lage des Momentanpols des Bogens 15. A) Rotiert der Bogen 15 wie in 2 synchron zur Einfederbewegung, so wandert der Momentanpol demzufolge im Raum und folglich kann die Lenkachse ihre Steigung/Lage ändern. B) Im Beispiel von 4 bewegt sich der Bogen (und damit sein Momentanpol) aber rein aufgrund Radfederbewegung nicht. Demnach hat die Federbewegung hier KEINEN Einfluss auf die Lage der Lenkachse im Raum. Die Lenkachse ist fahrgestellfest. (Das kann bedeuten, dass die Lenkachse 12 wirklich fahrzeugfest ist, wenn das Rad 3 nicht gefedert/gedämpft ist wie z.B. bei einem Fahrrad.)
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Bei der ersten Ausführungsform weist der Radträger 10 einen mit dem Lagerungsbereich 15 verbundenen, ersten Längenbereich 23 auf, welcher bei der ersten Ausführungsform linienförmig und gerade verläuft und somit eine erste Längserstreckung oder eine erste Längserstreckungsrichtung aufweist, die bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs 1 parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verläuft. Entlang seiner ersten Längserstreckungsrichtung erstreckt sich der Längenbereich 23 von dem Lagerungsbereich 15 weg. Bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs 1 erstreckt sich somit der Längenbereich 23 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten hin von dem Lagerungsbereich 15 weg. Dabei ist der Längenbereich 23 an den Lagerungsbereich 15 angebunden, insbesondere an ein erstes Ende des Lagerungsbereichs 15. Der Radträger 10 weist einen mit dem ersten Längenbereich 23 verbundenen, zweiten Längenbereich 24 auf, welcher eine linienförmige und gerade Erstreckung und somit eine zweite Längserstreckung, das heißt eine zweite Längserstreckungsrichtung aufweist. Die zweite Längserstreckungsrichtung verläuft schräg oder vorliegend senkrecht zur ersten Längserstreckungsrichtung, sodass sich bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs 1 der zweite Längenbereich 24 entlang seiner zweiten Längserstreckungsrichtung und dabei in Fahrzeugquerrichtung von dem ersten Längenbereich 23 wegerstreckt. Somit ist es vorgesehen, dass die Längenbereiche 23 und 24 schräg oder vorliegend senkrecht zueinander verlaufen. Dabei ist das Rad 3 drehbar an dem Längenbereich 24 und über den Längenbereich 24 an dem Längenbereich 23 gehalten. Bei der ersten Ausführungsform weist der Radträger 10 außerdem einen dritten Längenbereich 25 auf, welcher sich ebenfalls linienförmig und vorliegend gerade erstreckt und somit eine dritte Längserstreckung, das heißt eine dritte Längserstreckungsrichtung, aufweist. Entlang seiner dritten Längserstreckungsrichtung erstreckt sich der dritte Längenbereich 25 von dem Lagerungsbereich 15, mit welchem der dritte Längenbereich 25 verbunden ist, weg. Insbesondere ist der Längenbereich 25 an ein zweites Ende des Lagerungsbereichs 15 angebunden. Bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs 1 erstreckt sich der Längenbereich 25 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten von dem Lagerungsbereich 15 weg, sodass die vorigen und folgenden Ausführungen zum ersten Längenbereich 23 auch auf den dritten Längenbereich 25 übertragen werden können und umgekehrt. Die Längenbereiche 23 und 25 sind mit dem Längenbereich 24 verbunden, insbesondere sind die Längenbereiche 23 und 25 an jeweilige, einander gegenüberliegende, freie Enden des Längenbereichs 24 angebunden. Es ist erkennbar, dass der Längenbereich 23 auf einer ersten Seite S1 des Rads 3 angeordnet ist, und der Längenbereich 25 ist auf einer zweiten Seite S2 des Rads 3 angeordnet, wobei die zweite Seite S2 in axialer Richtung des Rads 3, das heißt entlang der Raddrehachse 11 betrachtet, von der ersten Seite S1 abgewandt ist. Dadurch ist eine besonders definierte Anbindung des Rads 3 über den Radträger 10 an das Fahrgestell 4 darstellbar. Eine Minimierung der Lenkkraft ergibt sich dadurch, dass die Lenkachse möglichst nah am Radaufstandspunkt die Ebene des Straßenbelages schneidet (bzw. der Radaufstandspunkt durch Lenken seine Lage möglichst wenig ändert). Die Lage der Lenkachse wird durch die Kinematik bestimmt, die durch die geometrische Anordnung / Gestaltung der Elemente P1, P2, 18, 15 (Biegeradius) und 10/13 (Länge) festgelegt wird.
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Durch die Änderung dieser geometrischen Parameter kann die Lenkachse also beliebig im Raum verschoben werden. Wird die Lenkachse nach vorne in den Bereich des Aufbaus verschoben, liegt echte Knicklenkung vor.
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3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform des Fahrzeugs 1. Insbesondere veranschaulichen in 2 und 4 die Doppelpfeile 14 eine auch als Drehachse bezeichnete Federwegsdrehachse, um welche der Radträger 10 und mit diesem das Rad 3 die Federbewegung, das heißt die Ein- und Ausfederbewegungen relativ zu dem Fahrgestell 4 ausführen. Bei der ersten Ausführungsform bewegt sich die Federwegsdrehachse beim Lenken des Rads 3 nicht mit dem Radträger 10 mit, sondern ist insbesondere relativ zu dem Fahrgestell 4 unbeweglich. Somit ist beispielsweise die Lagerung 16 und/oder die Verzahnungen derart ausgestaltet, dass bei der ersten Ausführungsform die Federwegsdrehachse nicht mit dem Radträger 10 relativ zu dem Fahrgestell 4 mitbewegbar ist, das heißt beispielsweise relativ zu dem Fahrgestell 4 unbeweglich ist.
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Im Gegensatz dazu bewegt sich bei der zweiten Ausführungsform die Federwegsdrehachse ihrerseits mit dem Radträger 10 mit, insbesondere relativ zu dem Fahrgestell 4 und/oder um die Lenkachse 12. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform nimmt der auch als Lenkbogen bezeichnete Lagerungsbereich 15 bei der zweiten Ausführungsform keinen Rotationsfreiheitsgrad um die Fahrzeugquerichtung auf. Dies vermindert die Reibung in den Verzahnungen und lässt dort auch Schrägverzahnungen zu. Mit anderen Worten ist denkbar, dass die Verzahnungen als Schrägverzahnungen ausgebildet sind. Insbesondere ist es bei der ersten Ausführungsform vorgesehen, dass der Lagerungsbereich 15, insbesondere der Radträger 10 insgesamt, die Ein- und Ausfederbewegungen, das heißt die Federungsbewegungen des Rads 3 mit ausführt, insbesondere um die Federwegsdrehachse und relativ zu dem Fahrgestell 4. Dies wird insbesondere durch die Lagerung 16 und/oder die Verzahnungen zugelassen. Mit anderen Worten: Bei der ersten Ausführungsform ist vorzugsweise der Lagerungsbereich 15 um die Federwegsdrehachse relativ zu dem Fahrgestell 4 drehbar, sodass der Lagerungsbereich 15 die Ein- und Ausfederbewegungen des Rads 3 mit ausführt.
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Bei der zweiten Ausführungsform ist es denkbar, dass der Lagerungsbereich 15 die Ein- und Ausfederbewegungen des Rads 3 relativ zu dem Fahrgestell 4 nicht mit ausführt. Somit ist es beispielsweise vorgesehen, dass der Lagerungsbereich 15 bei der zweiten Ausführungsform nicht um eine in oder parallel zu der x-y-Ebene verlaufende Dreh- oder Schwenkachse relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkbar ist, sondern zumindest diesbezüglich relativ zu dem Fahrgestell 4 rotatorisch fest ist. Dabei ist es vorgesehen, dass gegenüber oder relativ zu dem Lenkbogen (Lagerungsbereich 15) die auch als Arme bezeichneten beziehungsweise durch jeweilige Arme gebildeten Längenbereiche 23 und 25 gelenkig an den Lagerungsbereich 15 angebunden sind. Mit anderen Worten, die Längenbereiche 23 und 25 sind beispielsweise durch jeweilige, auch als Glieder bezeichnete Arme gebildet und werden daher auch als Arme bezeichnet. Insbesondere sind die Längenbereiche 23 und 25 und vorzugsweise auch der Längenbereich 24 Festkörper und eigensteif. Bei der ersten Ausführungsform sind beispielsweise durch jeweilige, auch als Glieder bezeichnete Arme gebildet und werden daher auch als Arme bezeichnet. Insbesondere sind die Längenbereiche 23, 25 und vorzugsweise auch der Längenbereich 24 Festkörper und eigensteif. Bei der ersten Ausführungsform sind beispielsweise die Längenbereiche 23 und 25 fest beziehungsweise starr und somit ungelenkig mit dem Lagerungsbereich 15 verbunden, und vorzugsweise ist der Längenbereiche 24 fest, das heißt starr beziehungsweise ungelenkig mit den Längenbereichen 23 und 25 verbunden. Bei der zweiten Ausführungsform ist beispielsweise der Längenbereich 24, welcher ebenfalls ein eigensteifer Festkörper ist, starr, das heißt ungelenkig mit den Längenbereichen 23 und 25 verbunden. Der jeweilige Längenbereich 23 beziehungsweise 25 (Arm) ist vorzugsweise, insbesondere über ein jeweiliges Gelenk 26 beziehungsweise 27, gelenkig mit dem Lagerungsbereich 15 verbunden, sodass die Längenbereiche 23 und 25, insbesondere gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig, um die durch die Doppelpfeile 14 veranschaulichte Federwegsdrehachse relativ zu dem Lagerungsbereich 15 und relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkbar sind. Somit sind auch der Längenbereich 24 und über diesen das Rad 3 um die Federwegsdrehachse relativ zu dem Lagerungsbereich 15 und relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkbar, sodass die Längenbereiche 23, 24 und 25 und das Rad 3 die Federbewegungen um die Federwegsdrehachse relativ zu dem Lagerungsbereich 15 und relativ zu dem Fahrgestell 4 ausführen können. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt sind bei der zweiten Ausführungsform die Arme gegenüber dem Lenkbogen gelenkig gelagert, sodass die Arme der Federungsbewegung auf Seiten des Rads 3 folgen, das heißt mit ausführen können.
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Ferner ist es denkbar, dass mit der Radaufhängung 5 eine beispielsweise als Lenkrad ausgebildete Lenkhandhabe 27 gekoppelt ist. Die Lenkhandhabe 27 ist beispielsweise von dem Fahrer des Fahrzeugs 1 um eine in 3 durch einen Doppelpfeil 28 veranschaulichte Lenkhandhabungsdrehachse relativ zu dem Fahrgestell 4 drehbar, wobei die Lenkhandhabungsdrehachse beispielsweise senkrecht oder vorliegend schräg zur Lenkachse 7 verläuft. Ein um die Lenkhandhabungsdrehachse relativ zu dem Fahrgestell 4 erfolgendes Drehen der Lenkhandhabe 27 bewirkt ein Lenken der Radaufhängung 5 und somit des Rades 2 um die Lenkachse 7 relativ zu dem Fahrgestell 4, was wiederum ein Lenken des Rads 3 um die Lenkachse 12 relativ zu dem Fahrgestell 4 bewirkt.
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Der auch als Bogen bezeichnete Lagerungsbereich 15 verläuft in 2 bei einem bestimmten Einfederweg (Rotationswinkel, veranschaulicht durch den Doppelpfeil 14) innerhalb einer bestimmten Ebene bzw. beispielsweise der x-y-Ebene. Durch die Rotation des Rads 3 und Radträgers 10 um eine Federschwenkachse, um die der Doppelpfeil 14 verläuft (Ein- und Ausfedern), wird die Bewegungsebene, die der Lagerungsbereich 15 bestimmt, ebenfalls mitgedreht. Der Lagerungsbereich 15 beziehungsweise dessen Bogenform liegt nicht fest in einer Ebene, die auch fest am Fahrgestell 4 ist. Im Beispiel von 4 ist der Bogen fest an eine bestimmte fahrzeugfeste Ebene geknüpft bzw. kann es sein.
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5 und 6 zeigen eine dritte Ausführungsform des Fahrzeugs 1. Bei der dritten Ausführungsform ist ein steer-by-wire-Konzept umgesetzt, insbesondere im Hinblick auf das Lenken des Rades 3. Dies bedeutet, dass bei der dritten Ausführungsform die Räder 2 und 3 nicht mechanisch miteinander gekoppelt sind, sondern die Räder 2 und 3 sind elektronisch miteinander gekoppelt, insbesondere auf folgende Weise: der Radaufhängung 5 ist wenigstens ein Sensor 54 zugeordnet, mittels welchem ein um die Lenkachse 7 wirkendes und beispielsweise von der Radaufhängung 5 bereitgestelltes und/oder auf die Radaufhängung 5 wirkendes Drehmoment erfassbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist mittels des Sensors 54 einer auch als Lenkwinkel bezeichneter Winkel erfassbar, um welchen die Radaufhängung 5 um die Lenkachse 7 gedreht wird. Der Sensor 54 ist somit beispielsweise ein Lenkwinkel-und/oder Lenkmomentensensor, da das zuvor genannte Drehmoment auch als Lenkmoment bezeichnet wird. Beispielsweise kann der Sensor 54 wenigstens ein insbesondere elektrisches Signal bereitstellen, welches den mittels des Sensors 54 erfassten Lenkwinkel und/oder des mittels des Sensors 54 erfasste Lenkmoment charakterisiert.
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Dem Lagerungsbereich 15, insbesondere dem Zahnrad 18, ist ein Motor 55 zugeordnet, welcher beispielsweise als ein Elektromotor ausgebildet ist. Mittels des Motors 55 kann der Lagerungsbereich 15 zumindest mittelbar angetrieben und dadurch entlang der Bewegungsbahn 17 relativ zu dem Fahrgestell 4 bewegt, insbesondere verschoben, werden. Dies ist beispielsweise bei der dritten Ausführungsform derart möglich, dass der Motor 55 das Zahnrad 18 antreiben und dadurch um die Zahnraddrehachse 20 relativ zu dem Fahrgestell 4 drehen kann. Insbesondere kann der Motor 55 in Abhängigkeit von dem vom dem Sensor 54 bereitgestellten Signal, das aus den Abhängigkeit von dem mittels Sensor 54 erfassten und/oder in Abhängigkeit von dem mittels Sensor 54 erfassten Lenkmoment betrieben, insbesondere gesteuert oder geregelt, werden, sodass mittels des Motors 55 der Lagerungsbereich 15 beziehungsweise das Zahnrad 18 in Abhängigkeit von dem erfassten Lenkmoment und/oder in Abhängigkeit von dem erfassten Lenkwinkel angetrieben werden kann. Bei der dritten Ausführungsform ist beispielsweise wie bei der ersten Ausführungsform die Federwegsdrehachse relativ zu dem Fahrgestell 4 unbeweglich, das heißt die Federwegsdrehachse führt die Lenkbewegung des Rades 3 nicht mit aus. Die Steuerung kann auch als Inputgrößen neben Lenkwinkel und -Drehmoment stattdessen oder zusätzlich Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder Lenkwinkelbeschleunigung erhalten. In Abhängigkeit dieser Inputgrößen wird der Radlenkwinkel an der Hinterachse eingestellt. Vorteilhaft ist bezüglich kann eine ggf. vorgesehene CPU/Steuergerät/Datenverarbeitung/Betriebsstrategie sein.
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7 und 8 zeigen eine vierte Ausführungsform, welche im Grunde der dritten Ausführungsform entspricht, mit dem Unterschied, dass bei der vierten Ausführungsform wie bei der zweiten Ausführungsform die Federwegsdrehachse, welche durch die Doppelpfeile 14 veranschaulicht ist, mit dem Rad 3 um die Lenkachse 12 relativ zu dem Fahrgestell 4 mitbewegbar, das heißt mitlenkbar oder mitschwenkbar ist.
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Beispielsweise ist das Rad 3 ein antreibbares oder angetriebenes Rad. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug 1 wenigstens oder genau eine in beispielsweise als elektrische Maschine oder Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Antriebsmotor aufweist, mittels welchem das Rad 3 und/oder das Rad 2 antreibbar ist. Hierdurch kann das Fahrzeug einst insgesamt angetrieben werden. Insbesondere ist es denkbar, dass bezogen auf die Räder 2 und 3 ausschließlich das Rad 3 mittels des Antriebsmotors antreibbar ist. Beispielsweise kann das Rad 3 mittels des Antriebsmotors über einen in 1 bis 8 nicht dargestellten Kardanantrieb angetrieben werden. Insbesondere ist es denkbar, dass der Antriebsmotor, welcher auch einfach als Antrieb bezeichnet wird, und die Lenkung beziehungsweise die Lenkbarkeit des Rades 3 und dessen Federung und/oder Dämpfung funktional unabhängig voneinander sind. Beispielsweise könnte eine Kardanwelle des Kardanantriebs unterhalb des Radträgers 10 angebracht werden.
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9 und 10 zeigen eine fünfte Ausführungsform des Fahrzeugs 1. Bei der fünften Ausführungsform umfasst das Fahrzeug 1 einen Zugmitteltrieb 29, über welchen das Rad 3 antreibbar ist. Der Antriebsmotor ist mit 30 bezeichnet und beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine oder aber als elektrische Maschine ausgebildet. Der Zugmitteltrieb 29 ist über ein Getriebe 31 von dem Antriebsmotor 30 antreibbar. Hierzu ist eine Zugmittelscheibe 32 über das Getriebe 31 von dem Antriebsmotor 30 antreibbar. Der Zugmitteltrieb 29 umfasst die Zugmittelscheibe 32 und ein Zugmittel 33, welches die Zugmittelscheibe 32 zumindest teilweise umschlingt. Des Weiteren umfasst der Zugmitteltrieb 29 eine zweite Zugmittelscheibe 34, welche von dem Zugmittel 33 und über den Zugmittel 33 von der Zugmittelscheibe 32 antreibbar ist. Dabei ist das Rad 3 von der Zugmittelscheibe 34 und somit über die Zugmittelscheibe 34 von dem Zugmittel 33 antreibbar. Das Zugmittel 33 wird auch als Trum bezeichnet, sodass der Zugmitteltrieb 29 auch als Trumantrieb bezeichnet wird. Beispielsweise ist das Zugmittel 33 eine Kette oder aber ein Riemen wie beispielsweise ein Zahnriemen oder ein Keilriemen. Es ist erkennbar, dass das Rad 3 über eine beispielsweise als Kardanwelle ausgebildete Gelenkwelle 35 von der Zugmittelscheibe 34 antreibbar ist. Bei der fünften Ausführungsform ist beispielsweise die Zugmittelscheibe 34 über einen zusätzlich zu dem Radträger 10 vorgesehenen Träger 36 an dem Fahrgestell 4 gehalten. Außerdem entfällt bei der fünften Ausführungsform der Längenbereich 25, sodass das Rad 3, im Gegensatz zu der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsform, nur einen einseitig, das heißt bezogen auf seine Seiten S1 und S2 auf nur einer der Seiten S1 und S2 im vorliegend nur auf der Seite S1 an den Radträger 10 angebunden und über den Radträger 10 an das Fahrgestell 4 angebunden ist. Somit ist sozusagen eine fliegende Lagerung des Rades 3 an dem Radträger 10 vorgesehen. Des Weiteren ist es bei der fünften Ausführungsform vorgesehen, dass der auch als Federweg-Kreisbogen bezeichnete Lagerungsbereich 15 fest ist, das heißt, dass die Federwegsdrehachse relativ zu dem Fahrgestell 4 unbeweglich, das heißt fest ist, mithin die um die Lenkachse 12 relativ zu dem Fahrgestell 4 erfolgenden Lenkbewegungen des Rades 3 nicht mitausführt.
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11 und 12 zeigen eine sechste Ausführungsform des Fahrzeugs 1. Die sechse Ausführungsform entspricht im Grunde der fünften Ausführungsform, mit dem Unterschied, dass der Lagerungsbereich 15 ein mitgelenkter Federweg-Kreisbogen ist, mithin dass die Federwegsdrehachse die um die Lenkachse 12 relativ zu dem Fahrgestell 4 erfolgenden Lenkbewegungen des Rades 3 relativ zu dem Fahrgestell 4 mitausführt.
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13 und 14 zeigen eine siebte Ausführungsform des Fahrzeugs 1. Bei der siebten Ausführungsform weist das Fahrzeug 1 den Zugmitteltrieb 29 auf, über welchen das Rad 3 von dem Antriebsmotor 30 auf die beschriebene Weise antreibbar ist. Es ist grundsätzlich denkbar, dass der auch als Ausleger bezeichnete Träger 36 gelenkig mit dem Fahrgestell 4 gekoppelt und somit relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkbar ist, insbesondere um einen in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Schwenkachse, sodass sich beispielsweise der Träger 36 in Fahrzeughochrichtung relativ zu dem Fahrgestell 4 bewegen kann. Denkbar ist jedoch ferner, dass der Träger 36 ein Fahrgestell fester Träger und somit relativ zu dem Fahrgestell 4 unbeweglich ist. Die Zugmittelscheibe 34 wird auch als Ritzel bezeichnet oder ist insbesondere dann als Ritzel ausgebildet, wenn das Zugmittel 33, welches die Zugmittelscheibe 34 zumindest teilweise umschlingt, als eine Kette ausgebildet ist. Ein Punkt, in oder an welchem Drehmomente zwischen der Zugmittelscheibe 34 und dem Trum (Zugmittel 33) übertragbar ist, wird auch als Drehmoment übertragender Punkt bezeichnet und ist in 14 mit 37 bezeichnet. Der Drehmoment übertragende Punkt 37 zwischen dem Trum und dem auch als Abtriebsritzel bezeichneten Ritzel am Rad 3 ist in einem Koordinatensystem des Fahrgestells 4 fest beziehungsweise unveränderbar. Beispielsweise kann dort wenigstens ein oder wenigstens oder genau zwei Kardangelenke beziehungsweise ein insbesondere querliegende, beispielsweise als Kardanwelle ausgebildete Gelenkwelle 35 für wenigstens einen oder mehrere Freiheitsgrade des Rades 3 gegenüber dem Fahrgestell 4 sorgen. Eine Querwirkung zwischen Lenkmoment und Antriebsmoment gibt es hier nicht. Unter dem Merkmal, dass der auch als Abtriebspunkt bezeichnete, Drehmoment übertragene Punkt 37 fahrgestellfest ist, ist insbesondere zu verstehen, dass Relativbewegungen zwischen dem Punkt 37 und dem Fahrgestell 4 unterbleiben, mithin der Abtriebspunkt die Ein- und Ausfederbewegung des Rades 3 nicht mit ausführt.
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15 und 16 zeigen eine achte Ausführungsform des Fahrzeugs 1. Auch bei der achten Ausführungsform ist der Zugmitteltrieb 29 vorgesehen. Bei der achten Ausführungsform ist das Rad 3 über ein zumindest vier Gelenke umfassendes Kinematikgelenk 38 an das Fahrgestell 4 angebunden. Die Lenkachse 12 verläuft hier durch die x-z-Ebene y=0, das heißt senkrecht zur Fahrzeugquerrichtung y in der auch als um die Drehachse bezeichnete Mitte des Fahrgestells 4 beziehungsweise des Fahrzeugs 1. Dadurch nimmt das Rad 3 zumindest annähernd keine Bewegung in Fahrzeuglängsrichtung oder in Fahrzeugquerrichtung durch dessen Lenkung ein. Dadurch können oder müssen Kardangelenke an der vorliegend quer liegenden und auch als Kardanantriebswelle bezeichneten Kardanwelle (Gelenkwelle 35) Relativverschiebungen, zu dem die als Beispielsweise bei den Ein- und Ausfederbewegungen des Rades 3 kommt in guter Näherung lediglich in Fahrzeughochrichtung, aber nicht in Fahrzeuglängsrichtung oder Fahrzeugquerrichtung kompensieren.
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Bei einem Vorlauf ungleich 0 führt der Radaufstandspunkt durchaus eine kleine Bewegung richtung y und x auf (jeder Punkt bewegt sich ja auf einer Kreisbahn um die Lenkachse, also der Radaufstandspunkt auch bzw. auf der Schnittkurve der Fahrbahnoberfläche mit der Zylinderfläche seines Abstandes von der Lenkachse - was auch nicht exakt stimmt, denn durch die Radbewegung bewegt sich das komplette bike leicht und damit auch die Lenkachse während dieser Lenkung im Stand. Die Bewegung ist also eigentlich einigermaßen komplex, lässt sich aber in ihrer Beschreibung in guter Näherung vereinfachen). Bei nicht exakt senkrechter Lenkachse kippt das Rad auch jeweils leicht in Richtung der eingelenkten Richtung.
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Lediglich in Fahrzeughochrichtung, aber nicht in Fahrzeuglängsrichtung oder Fahrzeugquerrichtung kompensieren. Eine Relativverschiebung in Fahrzeughochrichtung entfällt, insbesondere bei der Verwendung einer konventionellen Anordnung von Antrieb und Federung beziehungsweise Trum und Kreisbogenfederung. Hierzu kann, wie beispielweise aus 17 und 18 erkennbar ist, welche eine neunte Ausführungsform des Fahrzeugs 1 zeigen, die zuvor genannte und auch als Drehachse bezeichnete, mit 39 bezeichnete Schwenkachse, um welche der Träger 36 vorzugsweise relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkbar ist, mit der der Lenkgeometrie in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeughochrichtung beziehungsweise in deren x- und z-Koordinate übereinstimmen, was zu einer deckungsgleichen Kreiskinematik in einer x-z-Ansicht führt. Es ist erkennbar, dass die Schwenkachse 39 in Fahrzeugquerrichtung verläuft. Damit der Träger 36 des Antriebs die Federbewegungen synchron zu dem gegen das Fahrgestell 4 gefederten und/oder gedämpftem oder auch als Lenkungsträger bezeichnetem Kinematikgelenk 38 vollführt, überträgt ein Querbalken 40 diese mittels einer entlang der Fahrzeuglängsrichtung gleitenden Führung 41 auf Seiten des Trägers 36 des Antriebs die Kräfte in Federbewegung übertragen. Dann ist an der Querliegende Antriebswelle ausgebildeten Gelenkwelle 35 nur noch ein Kardangelenk auf Seiten des Rades 3 erforderlich oder notwendig, um einen Gierfreiheitsgrades des Rades 3 gegenüber dem Fahrgestell 4 zu ermöglichen. Sie muss dort um auch nicht (mehr) längenveränderlich sein, weil ihre Enden keine Abstandsänderungen erfahren müssen.
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Diese Sonderform ist auch auf andere Varianten anwendbar (fahrzeugfeste Federwegdrehachse): 2, 6, 10, 16, 20. Die Kreisbogengleichheit des Balkens 36 mit der des Lenkgetriebes (38, 23/25) führt nicht nur dazu, dass die Welle 35 nicht mehr längenveränderlich sein muss (sofern A: die Lenkachse die Radachse schneidet wie z.B. auf 11 gezeigt und B: wie in 12 angedeutet an diesem Schnittpunkt auch der abtriebsseitige Kardangelenkpunkt von 35, also die Anknüpfung von 35 ans Rad, verortet ist) sondern der Balken 36 auch tragende Kräfte übernehmen könnte, an 12 erläutert: Spiegelt man 24 auf die rechte Radseite (mit Kardangelenk bzw. Türscharnierfunktion zwischen den beiden Stäben, also am radnahen Stabende von 24) und stellt so eine Verbindung vom Rad via 24 zum Balken 36 her, so kann 24 Kräfte, die entlang der Federbewegungsrichtung wirken, wie ein Türscharnier auf den Balken 36 übertragen. Die Kardanantriebswelle 35 kann dann z.B. achsparallel oder koaxial durch 24, durch den Haltepunkt an die Trumscheibe 34 hindurchgeführt werden. Dies hätte nicht nur den Vorteil, dass 35 längenunveränderlich sein darf, sondern auch, dass der Balken 36 einen Teil oder sämtliche Feder-Dämpferelemente aufnimmt, Balken 23 also weniger oder gar keine Federkraft mehr aufnehmen müsste. Der Trumantrieb sollte sich dann natürlich gemäß Stand der Technik mit der Federbewegung abtriebsseitig mitbewegen. Die Abstützung der Federkräfte über Balken 35 zusätzlich oder anstatt über Lenkgetriebebalken 23 bringt vermutlich wesentliche Vorteile hinsichtlich Fertigungsaufwand (weniger bewegliche Teile) und Funktion (geringere bis gar keine Querwirkung - also möglicherweise komplette Entkopplung - der Kräfte für Lenkung und Federung/Dämpfung) mit sich.
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Das zuvor genannte, Feder- und/oder Dämpferelement ist aus 17 erkennbar und mit 42 bezeichnet. Dabei ist das Feder- und/oder Dämpferelement als Feder- und Dämpferelement ausgebildet und umfasst eine beispielsweise als Luftfeder oder aber als mechanische Feder wie beispielsweise als Schraubenfeder ausgebildete Feder 43. Außerdem umfasst das Feder- und Dämpferelement einen beispielsweise hydraulischen Stoß- und/oder Schwingungsdämpfer 44. Über die Feder 43 ist das Rad 3 gefedert an dem Fahrgestell 4 gehalten und wird somit bei seinem Ein- und Ausfederbewegungen gefedert. Über den Stoß- und/oder Schwingungsdämpfer 44 werden die Ein- und Ausfederbewegungen des Rades 3 gedämpft.
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19 und 20 zeigen eine zehnte Ausführungsform des Fahrzeugs 1. Bei der zehnten Ausführungsform ist der Träger 36, wie durch Doppelpfeile 45 veranschaulicht ist, insbesondere um die Schwenkachse 39, relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkbar und an dem Fahrgestell 4 gehalten. Außerdem ist das Kinematikgelenk 38, über welches das Rad 3 lenkbar an dem Fahrgestell 4 gehalten ist, über ein Koppelgetriebe 46 mit der Radaufhängung 5 gekoppelt, sodass durch Lenken des Rades 2 über das Koppelgetriebe 46 das Kinematikgelenk 38 ausgelenkt und dadurch das Rad 3 gelenkt wird. Insbesondere kann das Koppelgetriebe 46 Zahnräder 47 und 48 aufweisen, die beispielsweise in Eingriff miteinander stehen. Beispielsweise wird durch Lenken des Rades 2 beziehungsweise der Radaufhängung 5 das Zahnrad 47 gedreht, was durch eine Pfeil 49 veranschaulicht ist. Durch Drehen des Zahnrades 47 wird das Zahnrad 48 angetrieben und dadurch gedreht, insbesondere gegensinnig zu dem Zahnrad 47, was durch einen Pfeil 50 veranschaulicht ist. Durch Drehen des Zahnrades 48 wird ein Koppelarm 51 des Koppelgetriebes 46 angetrieben, insbesondere relativ zu dem Fahrgestell 4 verschoben, was durch einen Pfeil 52 veranschaulicht ist. Hierdurch wird das Kinematikgelenk 38 ausgelenkt, wodurch das Rad 3 verschwenkt wird, das heißt um die Lenkachse 12 relativ zu dem Fahrgestell 4 gelenkt wird.
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Schließlich zeigen 21 und 22 eine elfte Ausführungsform des Fahrzeugs 1. Während beispielsweise der Querbalken 40 bei der neunten Ausführungsform nicht um eine in oder parallel zu der x-y-Ebene verlaufenden Schwenkachse relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkbar ist, ist der Querbalken 40 bei der zehnten Ausführungsform, wie es durch einen Doppelpfeil 53 veranschaulicht ist, relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkbar, und zwar um eine Schwenkachse, welche in oder parallel zu der x-y-Ebene verläuft. Vorzugsweise ist die durch den Doppelpfeil 53 veranschaulichte Schwenkachse, durch welche der Querbalken 40 relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkbar ist, nicht um die Fahrzeughochrichtung relativ zu dem Fahrgestell 4 verschwenkbar, sondern fest. Vorzugsweise ist der Querbalken 40 um die Schwenkachse 39 verschwenkbar, führt bei Rotation um 20 demnach eine Taumelbewegung aus. Der Unterschied zwischen 18 und 22 ist steer-by-wire vs. Lenkstab. Das macht aber keinen Unterschied hinsichtlich der Funktionalität von oder Anforderung an Querbalken 30. Denkbar ist jedoch, dass der Querbalken 40 um eine senkrecht zu seiner Längenausdehnung verlaufenden Achse z.B. um eine in Fahrzeughochrichtung verlaufende Schwenkachse verschwenkbar beziehungsweise drehbar ist, insbesondere durch oder bei dem Lenken des Rades 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Rad
- 3
- Rad
- 4
- Fahrgestell
- 5
- Radaufhängung
- 6
- Doppelpfeil
- 7
- Lenkachse
- 8
- Führungselement
- 9
- Raddrehachse
- 10
- Radträger
- 11
- Raddrehachse
- 12
- Lenkachse
- 13
- Radaufhängung
- 14
- Doppelpfeil
- 15
- Lagerungsbereich
- 16
- Lagerung
- 17
- Bewegungsbahn
- 18
- Zahnrad
- 19
- Pfeil
- 20
- Zahnraddrehachse
- 21
- Zugmittel
- 22
- Pfeil
- 23
- Längenbereich
- 24
- Längenbereich
- 25
- Längenbereich
- 26
- Gelenk
- 27
- Gelenk
- 28
- Doppelpfeil
- 29
- Zugmitteltrieb
- 30
- Antriebsmotor
- 31
- Getriebe
- 32
- Zugmittelscheibe
- 33
- Zugmittel
- 34
- Zugmittelscheibe
- 35
- Gelenkwelle
- 36
- Träger
- 37
- Punkt
- 38
- Kinematikgelenk
- 39
- Schwenkachse
- 40
- Querbalken
- 41
- Führung
- 42
- Feder- und/oder Dämpferelement
- 43
- Feder
- 44
- Stoß- und/oder Schwingungsdämpfer
- 45
- Doppelpfeil
- 46
- Koppelgetriebe
- 47
- Zahnrad
- 48
- Zahnrad
- 49
- Pfeil
- 50
- Pfeil
- 51
- Koppelarm
- 52
- Pfeil
- 53
- Doppelpfeil
- 54
- Sensor
- 55
- Motor
- 56
- Lenkhandhabe
- P1
- Lagerpunkt
- P2
- Lagerpunkt
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- z
- Fahrzeughochrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3840783 C1 [0002]
- WO 2005/12098 A1 [0002]
- DE 19823002 A1 [0002]