DE29921149U1 - Zweispur-Fahrzeug - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Zweispur-Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1

Stand der Technik

Es sind verschiedenste Arten von Bodenfahrzeugen mit Rädern bekannt. Hierzu gehören unter anderem Motorräder, Motorradgespanne, sogenannte Dreiräder, Personenkraftwagen und Lastkraftwagen. Darüber hinaus gibt es noch eine Vielzahl weiterer Fortbewegungsmittel, wie Fahrrad, Roller, Rollstühle und andere Sonderfahrzeuge. Im besonderen soll hier auf Fahrzeuge mit einem eigenen Antrieb eingegangen werden.

Die Fahrzeuggruppen werden häufig nach der Spurzahl unterteilt. Ein Motorrad ist somit ein einspuriges Fahrzeug, wobei es sich bei einem Personenkraftwagen um ein zweispuriges Fahrzeug handelt.

Zweispurige Fahrzeuge gängiger Art sind Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Krankenfahrstühle mit Antrieb sowie Transportfahrzeuge. Das übliche Antriebs- und Lenkprinzip treibt eine oder mehrere Radachsen bzw. Einzelräder an. Zwei oder mehrere Räder können über eine Achsschenkellenkung um die Hochachse bewegt werden, wodurch es zu einer Richtungsänderung des Fahrzeuges kommt.

Aufgrund dieser Lenkung ergibt sich eine eingeschränkte Wendigkeit. Diese Fahrzeuge können grundsätzlich nicht auf der Stelle wenden, wie es beispielsweise Kettenfahrzeuge oder motorisch angetriebene Krankenrollstühle können. Durch eine ständig zunehmende Verkehrsdichte gerade in den Ballungszentren wäre eine solch erhöhte Wendigkeit wünschenswert.

Zur Lösung dieses Problems wurde in der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrundeliegenden DE 195 03 135 A 1 vorgeschlagen, ein Fahrzeug zu konzipieren, das zwei koaxial zueinander angeordnete Räder aufweist, zwischen denen ein Traggestell mit einer Fahreraufnahme angeordnet ist. Dieses zweirädrige Fahrzeug zeichnet sich im besonderen durch seine hohe Wendigkeit aus. Diese Wendigkeit wird durch unterschiedliche Drehzahlen an beiden Rädern erreicht, die vorteilhaft durch zwei getrennte Motoren angetrieben werden. Die Fahreraufnahme zwischen den beiden Rädern ist pendelnd aufgehängt, wobei sich der Schwerpunkt unterhalb der Radachslinie befindet. Neben der hohen Wendigkeit zeichnet sich das Fahrzeug durch geringe Reibungskräfte aus, da an nur zwei Rädern Lager- und Rollreibungswiderstände entstehen, wodurch das Fahrzeug energiesparend betrieben werden kann.

Allerdings neigt dieses Fahrzeug aufgrund der zentral gelagerten Räder trotz tief liegendem Schwerpunkt zum Überschlag der Fahrerkabine. Dieser Sachverhalt ergibt sich aus der Tatsache, daß das Traggestell und somit die an ihm vorhandene Fahreraufnahme an den Naben der beiden Räder aufgehängt ist. Das Fahrzeug setzt sich in Bewegung, wenn der Schwerpunkt aus der Vertikalen verschoben wird. Findet dies sehr langsam statt (sanftes Anfahren oder Abbremsen), so kommt es zu keinem Überschlag der Kabine. Wird jedoch ein kräftiger Brems- oder Beschleunigungsvorgang ausgeführt, bewegt sich der Schwerpunkt über den oberen Scheitelpunkt und die Kabine überschlägt sich. Prinzipbedingt kommt es schon bei relativ geringen Beschleunigungskräften zu solch einem Vorgang. Begünstigt wird

dies noch durch ein ungünstiges Massenverhältnis (schwere Räder und leichtes Traggestell mit Aufbauten). In diesem Fall ist es nicht mehr möglich, das Fahrzeug in der gewünschten Weise zu Beschleunigen oder kontrolliert zu steuern.

Darstellung der Erfindung

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Krafteinleitung bei derartigen Zweirädern zu optimieren und damit die Überschlaganfälligkeit zu verringern.

Lösung

Die Aufgabe wird durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Neue Vorteile

Durch den Einsatz nabenloser Räder, können sehr viel größere Beschleunigungskräfte ausgeübt werden, ohne daß es zu einem Überschlag des Traggestells kommt, da die Kräfte nicht über einen bestimmten Hebelarm auf die Naben der Räder, sondern direkt auf die Innenseite der Räder wirken. Bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 6 ist die Spurweite aufgrund des Aufbaus des Fahrzeuges variabel, was großen Einfluß auf das Fahrverhalten hat. Somit kann die Manövrierbarkeit den individuellen Fahrbedingungen angepaßt werden.

Kurzbeschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug in perspektivischer Ansicht, Fig. 2 zeigt das Fahrzeug in Vorderansicht gemäß Pfeil 1 in Fig. 3, Fig. 3 zeigt das Fahrzeug in der Seitenansicht gemäß Pfeil 2 in Fig. 2, Fig. 4 zeigt das Fahrzeug in der Draufsicht gemäß Pfeil 3 in Fig. 3, Fig. 5 bis 8 zeigen in Bezug zu Fig. 3 variierte Räder in der Seitenansicht, wobei alle sonstigen Teile des Fahrzeuges weggelassen sind.

Mit diesem zweirädrigen zweispurigen Fahrzeug 1 mit eigenem Antrieb 13, das zwei nebeneinander liegende Räder 10 besitzt, ist eine sehr hohe Wendigkeit bis hin zum Drehen auf der Stelle erreicht. Gelenkt wird das Fahrzeug 1 durch unterschiedliche Momentenverteilungen an den Rädern 10. Die weiteren Vorteile liegen im einfachen technischen Aufbau, der geringen Zahl an Baugruppen (beispielsweise kann auf die klassische Vorder- und Hinterachse verzichtet werden) und dem damit verbundenen geringeren Gewicht.

Das Fahrzeug 1 eignet sich zur Beförderung von einer oder mehreren Personen und zur Lastenbeförderung. Ebensogut kann es auch als Fortbewegungseinheit für Roboter dienen oder als Modellfahrzeug mit Fernsteuerung aufgebaut werden.

Bei dem aus der Zeichnung hervorgehenden Gegenstand handelt es sich um ein Zweispur-Fahrzeug 1, das zwei mit Abstand und koaxial zueinander angeordnete nabenlose Räder 10 aufweist, zwischen denen ein Traggestell 11 angeordnet ist, das über Stützelemente 14,15 an den Rädern 10 abgestützt wird. Das Traggestell 11 trägt zur Aufnahme des Fahrers eine Fahreraufnahme 12, die Antriebseinheit 13 sowie die Kabine 2, die zum Ein- und Ausstieg geöffnet werden kann.

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In der einfachsten Ausführungsform schwenkt der mittlere Teil mit Kabine 2, Traggestell 11 sowie den Stützelementen 14 und 15 während des Beschleunigungsvorganges im Rad 10 nach vorne oben und im Bremsvorgang im Rad 10 nach hinten oben (Rotation um die gedachte Mittelachse m-m).

Im Gegensatz zur DE 195 03 135 A 1 ist es möglich, die Fahrerposition vollständig in der Ruheposition zu stabilisieren, indem Gegengewichte eingesetzt werden, die Kabine drehbar gelagert ist oder Steuerelemente (Kreisel- oder Gyro-Systeme) die Kabine durch pneumatische, hydraulische oder elektrische Stellelemente in Position halten. Darüber hinaus ergibt sich ein geringes Gewicht durch fehlende Speichung oder Innenfelge der Räder.

Der gemeinsame Schwerpunkt des Traggestells 11 mit Fahrereaufnahme 12, Antriebseinheit 13 und Kabine 2 liegt vorzugsweise unterhalb einer strichpunktierten Linie m-m. Auch alle weiteren notwendigen (nicht eingezeichneten) Teile, wie beispielsweise Tank, Akkumulatoren, usw. sollten möglichst tief unter dieser Linie angebracht sein.

Auf dem Traggestell 11 können weiterhin eine Ladefläche oder andere Sonderaufbauten angebracht sein.

Das Traggestell 11 kann aus Gewichtsgründen aus einem leichten Material, beispielsweise Aluminium bestehen. Die beiden Räder 10 könnten zur Gewichtsreduzierung ebenfalls aus Aluminium gefertigt werden. Die Räder 10 besitzen auf ihrer Außenseite eine Bereifung 9, die vorzugsweise aus Gummi (Vollgummi oder luftbereift) bestehen.

Die vom Traggestell 11 getragene und fest verbundene Kabine 2 weist beim Ausführungsbeispiel eine Hülle aus einer Einheit auf. Dabei besitzt die Kabine 2, wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, zweckmäßiger Weise eine Kontur, die nicht über die Außenkontur der Räder 10 hinausgeht. So ist gewährleistet, daß bei einem eventuellen Überschlag keine Bereiche der Kabine 2 mit der Fahrbahn in Berührung kommen. Die Kabinenvorderseite wird von einer Tür 3 gebildet, über die das Innere der Kabine 2 zugänglich ist. Die Kabinentüre 3 besteht zweckmäßiger Weise aus glasartigem durchsichtigen Kunststoff, durch den der Fahrer nach außen sehen kann.

Die Kabine 2 kann wie in der Automobilindustrie üblich aus Stahl, Aluminium, Magnesium oder Gewebematten aufgebaut sein. Hier ist vom Fachmann das den Erfordernissen entsprechend vorteilhafteste Material auszuwählen.

Die in der Fahrerkabine 2 befindliche Fahreraufnahme 12 kann einen geeigneten Sitz aufweisen. Aus Sicherheitsgründen sollten Anschnallgurte vorhanden sein.

Die Stützelemente 14, 15 stützen das Traggestell 11 und die Kabine 2 an den Rädern 10 ab. Dabei sind die Stützelemente 14,15 etwa diagonal am Rad angeordnet. Das Stützelement 14 nimmt das aktiv angetriebene Antriebselement 13 auf und leitet das Drehmoment von der Antriebseinheit 13 auf die Antriebsrolle 18. Zudem kann das Stützelement 14 weitere passive Laufrollen 17 aufnehmen. Das

Stützelement 15 hat ausschließlich tragende und stabilisierende Funktion und verbindet die Kabine 2 mit dem Rad 10 über passive Laufrollen 17.

Statt der passiven Laufrollen 17 können auch Gleitelemente mit geringem Reibungswiderstand (beispielsweise durch Schmierung) oder Magnete eingesetzt werden, die das Rad 10 stützen und in Position halten.

An jeder Seite kann eine zwischen dem betreffenden Stützelement 14, 15 und der Kabine 2 bzw. dem Traggestell 11 wirksame Stoßdämpfereinrichtung angeordnet sein. Die Anordnung ist an beiden Fahrzeugseiten gleich.

Jedes Rad 10 weist wenigstens eine Antriebsrolle 18 und eine passive Laufrolle 17 auf, die kraft- und formschlüssig an der Innenseite des nabenlosen Rades 10 abrollen und gleichzeitig das Rad 10 in ihrer vertikalen Position stabilisieren. Dies kann durch Reibräder, Zahnräder oder elektromagnetische Verbindungen (vergleiche hierzu Magnetschwebebahn) umgesetzt werden.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen verschieden Radvarianten. In Fig. 5 münden die Stützelemente 14,15 in zwei bogenförmige Elemente 4, 5, in denen sich die Antriebsrolle 18 sowie passive Laufrollen 17 befinden.

Fig. 6 zeigt das nabenlose Rad 10 mit nur einem bogenförmigen Element 6, an dem ebenfalls Antriebsrolle 18 und passive Laufrollen 17 angebracht sind. Vorteilhaft ist dabei im Vergleich zu Fig. 5, daß eine erhöhte Stabilität zwischen oberem und unterem Stützelement 14, 15 erreicht wird, wobei dies mit höherem Gewicht verbunden ist.

Das Gleiche gilt für Fig. 7, wobei in dieser Ausführung das bogenförmige Element als ein Ring 7 ausgestaltet ist.

In Variation zu Fig. 7 wird in Fig. 8 der Ring 7 in ein Vieleck 8 unterteil.

Die Größe der Räder 10 beeinflußt den Brems- und Beschleunigungsvorgang: Je größer die Räder 10 sind, desto mehr Masse bei gleichem Material muß in Bewegung gesetzt oder abgebremst werden. Dies führt zu einer größeren Trägheit im Fahrbetrieb. Weiterhin hat die Radgröße Einfluß auf den Rollreibungswiderstand: je größer die Räder 10, desto geringer ist die Rollreibung zwischen Rad 10 und Fahrbahn.

Als Antriebseinheit 13 könnte ein (oder mehrere) Verbrennungs-, Elektro- oder Druckluftmotor (-en) zum Einsatz kommen. Das Fahrzeug 1 kann bei entsprechender Anpassung auch nach Art eines Rollstuhles mit Körperkraft angetrieben werden. Es sind auch andere, zum Tag der Veröffentlichung noch nicht bekannte, Antriebsvarianten möglich. Die Motoranordnung kann sich innerhalb oder außerhalb der Kabine befinden.

Das Lenkprinzip geht von unterschiedlichen Momenten an beiden Rädern 10 aus. Das einfachste Prinzip ist, das Fahrzeug mit zwei getrennten Motoren als Antriebseinheit 13 auszustatten, wobei jede Einheit unabhängig von der anderen ein Rad 10 antreibt. Bei gleicher Drehzahl an beiden Rädern 10 fährt das Fahrzeug 1 gerade aus. Liegen unterschiedliche Drehzahlen an beiden Rädern 10 an, beschreibt

es eine Kurve. Liegen gegenläufige Drehzahlen an, dreht das Fahrzeug 1 auf der Stelle.

Denkbar ist auch, das Zweirad 1 mit nur einem Motor als Antriebseinheit 13 auszustatten, der beide Räder 10 antreibt. Für einen Lenkvorgang wird durch ein mechanisches, hydraulisches oder elektronisches Steuersystem die Kraft der Antriebseinheit 13 entsprechend dem Lenkvorgang auf die beiden Räder 10 verteilt. Ein Beispiel für ein solches Prinzip sind die bekannten Steuersysteme bei Kettenfahrzeugen (Panzer, Schneeraupen, usw.), weshalb hier nicht näher auf dieses Prinzip eingegangen werden soll.

Unter anderem ist auch vorstellbar, einen Lenkvorgang dadurch herbei zu führen, indem ein Rad 10 mechanisch abgebremst wird (Trommel-, Felgen, Scheibenbremse, o.a.).

Die Kraftübertragung von der Antriebseinheit 13 zu den Antriebsrollen 18 und weiter auf die Räder 10 erfolgt über die Antriebselemente 16. Diese sind drehbar mit der Antriebseinheit 13 verbunden und vorteilhaft als Welle ausgeführt, die beispielsweise mittels Kugellagern gelagert sind. Solche Kraftübertragungen über Wellen mit zum Teil vorgeschalteten Getrieben sind allgemein bekannt, so daß nicht weiter darauf eingegangen wird.

Der Abstand der Räder 10 (Spurweite) sollte den Anforderungen entsprechend gewählt werden. Je schmaler der Abstand der Räder 10 ist, desto wendiger wird das Fahrzeug 1. Durch technische Maßnahmen wäre eine variable Spurweite umsetzbar.

Das Fahrzeug 1 sollte vorteilhaft auch eine Bremseinrichtung aufweisen. Hierfür sollte den Erfordernissen entsprechend der Fachmann die vorteilhafteste Lösung auswählen (beispielsweise Scheibenbremse, Backenbremse, Trommelbremse, Generatorbremse, usw.). Bei einer elektrischen Antriebseinheit 13 kann die Bremsenergie zurück an die Akkumulatoren fließen.

Weiterhin sollte das Fahrzeug 1 für einen Betrieb im öffentlichen Straßenverkehr mit allen vorgeschriebenen Einrichtungen ausgestattet werden, so beispielsweise mit Beleuchtung oder Stoßfängern.

Claims (6)

1. Zweispur-Fahrzeug mit

1. zwei koaxial zueinander angeordneten Rädern (10)

2. einem zwischen den Rädern (10) angeordneten Traggestell (11) mit Fahreraufnahme (12), deren gemeinsamer Schwerpunkt vorzugsweise unterhalb einer durch die Mitten der beiden Räder (10) gezogenen Linie (m-m) liegt

3. wenigstens einer Antriebseinheit (13) zum Antreiben der Räder

dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (10) nabenlos sind und dass das Traggestell (11) über Stützelemente (14, 15) an den Rädern abgestützt ist, die zugleich von der Antriebseinheit (13) angetriebene Antriebselemente (16) aufweisen, die mit den Rädern (10) in Wirkverbindung stehen.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rad (10) an wenigstens zwei von einander beabstandeten Punkten mit dem Traggestell (11) durch die Stützelemente (14, 15) verbunden ist.

3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (14, 15) etwa diametral am Rad (10) gegenüberliegend angeordnet sind, wobei dem einen Stützelement (14) das aktiv angetriebene Antriebselement (16) zugeordnet ist, während das andere Stützelement (15) passiv das Rad (10) stützt.

4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebselemente (16) durch wenigstens eine Antriebsrolle (18) je Rad gebildet sind und am anderen Stützelement (15) wenigstens eine passive Laufrolle (17) vorgesehen ist, die kraft- oder formschlüssig an der Innenseite des nabenlosen Rades (10) abrollen.

5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lenkung die Räder (10) mit unterschiedlichem Drehmoment betätigbar sind.

6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurbreite variabel ist.