DE29912796U1 - Knicklenkung für ein frontgetriebenes Liegerad - Google Patents

Description

Beschreibung

Knicklenkung für ein frontgetriebenes Liegerad

Bei einem konventionellen Liegerad mit angetriebenem Hinterrad besteht das Problem, dass die Kette möglichst gradlinig zwischen dem Ritzel und dem Kettenblatt der vorne angeordneten Pedalkurbel verlaufen soll, zugleich aber eine günstige Sitzposition genau auf dieser Linie liegt. Bei einigen Liegerad-Typen, die eine ausgeprägt tiefe Sitzposition und damit potentiell eine gute Aerodynamik aufweisen, wird deshalb die Kette unter der Sitzfläche umgelenkt („Windcheetah", Fa. The Seat of the Pants, GB - Cheshire) oder gar an dem gelenkten Vorderrad vorbeigeführt („Ultratief-Renner", Fa. Harig, Bergisch-Gladbach). Bei allen Liegerädern mit Hinterradantrieb ist die Kette zudem sehr lang, was zu Transmissionsverlusten führt.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, sollte ein Liegerad mit Frontantrieb entwickelt werden. Es gibt bereits einige Liegeräder, die über einen Vorderradantrieb verfügen (Beispiele zeigt das Buch „Das Liegerad" von G. Fehlau, Moby Dick Verlag, Kiel, 1993 [s. 85, 172]). Modelle des niederländischen Herstellers FLEVO, NL-8251 HT Dronten weisen als solche eine Mittellenkung mit einer stark angewinkelten Achse auf, um die herum zur Fahrtrichtungsänderung der Hinterbau mitsamt dem Sitz gegenüber der Antriebseinheit - bestehend aus dem Vorderrad, der Pedalkurbel und einem Subrahmen, welcher beide verbindet - abgewinkelt werden kann. Das Anwinkeln der Pedalachse gegenüber der Fußsohle wird hierbei durch die Fußgelenke, evtl. unterstützt duch die Anwendung von Systempedalen, ausgeglichen. Da jedoch beim Treten der Pedalkurbeln die Kräfte nicht ganau entlang der Längsachse des Fahrzeugs verlaufen, neigt der Subrahmen zu spurverändernden Pendelbewegungen gegenüber dem Hinterbau, denen der Fahrer / die Fahrerin aktiv entgegenwirken muß. Zudem weichen die Fahreigenschaften der Mittellenkung von denen der gewonhten Zweiradlenkung ab, weshalb die Benutzung dieser Fahrzeuge Übung erfordert.

Die in den Sichutzansprüchen 1-3 vorgestellte Knicklenkung hat zum Ziel, die Konstruktion eines frontgetriebenen Liegerads ohne den genannten Pendeleffekt, aber mit der Funktion und der Handhabbarkeit einer bewährten Gabellenkung um einen Steuerkopf zu ermöglichen.

Jan Kranczoch · Knicklenkung für ein frontgetriebenes Liegerad 2/7

Dieses Ziel wird durch die Anwendung der Knicklenkung gemäß den in den Schutzansprüchen 1-3 genannten Merkmalen erreicht.

Die vorgestellte Knicklenkung ihrer Geometrie entsprechend als Trapezoid-Kasten-Lenkung beschrieben werden; sie besteht aus drei Baugruppen (siehe Fig. 1):

- dem Schenkelträger (S)

- den Lenkschenkeln (Ls)

- dem Vorderradträger (V)

Der Schenkelträger verbindet über eine oder mehrere leicht gebogene oder abgewinkelte Traverse die Gelenkköpfe der Basisachsen (B). An der Traverse bzw. den Traversen oder den dazwischenliegenden Holmen ist der Hinterbau zur Aufnahme des hinteren Laufrads und des Sitzes angebracht. Der Abstand dieser Traversen, d. h. die Höhe des Trapezoidkastens ist so bemessen, dass genug Raum zur Auslegung einer Hinterbauoder Sitzfederung unterhalb der Sitzmulde vorhanden ist und Biege- bzw. Scherkräfte zwischen bzw. an den Gelenkköpfen der Basisachsen, die durch das Gewicht des Fahrers und dessen Kraftentfaltung bei der Tretbewegung entstehen, sicher aufgenommen werden. Ausserdem halten die unteren Gelenkköpfe eine hinreichende Bodenfreiheit ein. Die Basisachsen mit dem Achsabstand b sind derart angeordnet, daß sie zueinander genau parallel und im gleichen Abstand zur Längsebene des Fahrzeugs liegen. Gegenüber der Fahrbahnebene sind die Basisachsen oberseits nach hinten geneigt (Anstellwinkel &agr; &xgr; 75°, siehe Fig. 3).

Die beiden Lenkschenkel der Länge I verbinden die Basis- und Driftachsen (D) jeweils einer Fahrzeugseite. Alle Basis- und Driftachsen stehen exakt räumlich parallel zueinander. Die Lenkschenkel sind aus mehreren Streben oder einem hochkant orientierten Körper derart gefertigt, dass sie die Kräfte zwischen dem Schenkel- und dem Vorderradträger sicher übertragen.

An den Gelenkköpfen der Driftachsen ist der Vorderradträger aufgehängt. Dieser besteht aus Streben, die beiderseits des angetriebenen Laufrads zum vorne liegenden Tretlagerrohr verlaufen oder sich kurz vor (aus Sicht des Fahrers) diesem vereinigen, um eine Distanzverstellung zwischen der Sitzmulde und der Pedalkurbelachse (P) zur Anpassung an verschiedene Beinlängen zu ermöglichen. Zwischen den besagten Streben ist das Laufrad derart eingesetzt, dass zur Verstellung der Nachlauf-Eigenschaften eine Justiermöglichkeit des Abstands (a) zwischen der Verbindungslinie

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der Driftachsen und der Laufradachse (A) besteht. Die Distanz (p) zwischen der Pedalkurbelachse und der Laufradachse sollte hierbei um 40 cm liegen, um eine übliche Kettenschaltung realisieren zu können. Die Distanz zwischen den Driftachsen (d) am Vorderradträger wird einerseits durch die Baubreite der Laufradachse selbst, andererseits durch eine Querstrebe (Q) bestimmt, die vor (aus Sicht des Fahrers) der Laufradachse die Streben des Vorderradträgers verbindet und zugleich als Aufnahmepunkt für einen Lenkbügelhalter fungiert. Die Lage dieses Aufnahmepunktes kann gegenüber dem Lenkungsträger bzw. den Lenkschenkeln so gewählt werden, dass der Lenkbügel (Lb) bei Betätigung der Lenkung unter, innerhalb oder über dem Trapezoid-Kasten, gegebenenfalls auch über dem Körper des Fahrers schweift. An oder zwischen den Streben des Vorderradträgers sind Sockel für die üblichen Felgen- oder Scheibenbremsen sowie Augen zur Befestigung von Elementen einer üblichen Kettenoder Nabenschaltung vorsehbar.

Bei Gradeausfahrt (Fig. 1) bilden die äusseren Verbindungslinien der vier Lenkachsen in der Aufsicht auf das Fahrzeug ein Trapez. Bei Betätigung der Lenkung (Fig. 2) wird das Lenkungstrapez zu einem Trapezoid verformt. Hierbei wird die Symmetrie der Konstruktion gegenüber der Längsachse des Fahrzeugs aufgehoben, so dass der Vorderradträger gegenüber derselben angewinkelt wird. Die funktioneile Äqivalenz zur Gabel-Steuerkopf-Lenkung ergibt sich daraus, dass bei geeigneter topographischer Anordnung der vier Lenkungsachsen des Trapezoids während des Lenkvorgangs eine Zone von virtuellen Lenkachsen (Z) überstrichen wird, die den konventionellen Zweiradlenkungen ähnliche Fahreigenschaften hervorrufen. Für spurtreues Fahrverhalten kann durch geeignete Abstimmung der Längen a, b, d und I für den Lenkvorgang die Bildung eines Nachlaufs oder die Anhebung des Fahrzeugs vorgesehen werden.

Die Knicklenkung besitzt die in den Schutzansprüchen 2 und 3 angegebenen Merkmale dann, wenn sich die Längen von &rgr; zu b zu I zu d zu a näherungsweise verhalten wie 40 : 30 : 20 : 15 : 10 relative Längeneinheiten. Die absoluten Maße sind hierbei der Körperlänge des Fahrers / der Fahrerin und der projektierten Laufradgröße unterworfen.

In Kombination mit einem Pedalkurbelantrieb, dessen Achse an der vorderen Spitze des Vorderradträgers sich befindet, bietet die Trapezoid-Kasten-Lenkung für frontgetriebene Liegeräder also gegenüber der bekannten Mittellenkung um eine Achse eine günstigere

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Charakteristik: Bei Gradeausfahrt und Fahrsituationen mit geringen Lenkeinschlägen bilden die Basis- und Driftachsen mit den Druckpunkten an den Pedalen nahezu grade Kraftverlaufslinien in Form spitzwinkliger Dreiecke. Dieser Eigenschaft ist es zu verdanken, dass auch bei hoher Krafteinwirkung auf die Pedale ein Pendeln des Vorderradträgers weitgehend unterbunden wird. Trotz der relativ rigiden Anbindung der Antriebseinheit an den Hinterbau ist das Fahrzeug leicht lenkbar. Es weist auch während des Pedalierens hinreichende Spurhaltekräfte auf, um eine nicht-unterstützte Gradeausfahrt („freihändiges" Fahren) zu ermöglichen. Das auffallend kurze und niedrige Design macht das vorgestellte Liegerad zu einem agilen Fahrzeug mit geringem Luftwiderstand. Die einfache Hinterbau-Konstruktion ohne Transmissionsaufgabe erlaubt zudem die Ausbildung eines zerleg- oder klappbaren Liegerads bzw. den Entwurf von weiteren Austausch-Hinterbauten mit besonderen Funktionen (Lasten- und Kinderbeförderung, Rollstuhl-Tandem).

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Claims (3)

1. Knicklenkung für ein frontgetriebenes Liegerad, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger des angetriebenen Vorderrads und der Pedalkurbelachse über vier Lenkungsachsen und ein trapezoidartiges Lenkgestänge mit dem Rahmenhinterbau verbunden ist.

2. Knicklenkung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß deren Topographie so ausgebildet ist, daß sie die kinematischen Eigenschaften einer herkömmlichen Zweiradlenkung um eine Gabelachse simuliert.

3. Knicklenkung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftentfaltung zwischen der Sitzfläche und den Druckpunkten an den Pedalen insbesondere bei Gradeausfahrt oder mäßigem Lenkeinschlag nur einen begrenzten oder keinen Einfluß auf die Spurtreue des Fahrzeugs haben kann.