AT527426A1

AT527426A1 - Lenkunterstützungsvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: AT527426A1
Application number: ATA50583/2023A
Authority: AT
Original assignee: Ktm Ag
Priority date: 2023-07-20
Filing date: 2023-07-20
Publication date: 2025-02-15
Also published as: WO2025015358A1; CN121712686A

Abstract

Lenkunterstützungsvorrichtung für ein Fahrzeug (2), insbesondere einspuriges Fahrzeug, umfassend: - ein Trägerelement (3) zum Lagern der Lenkunterstützungsvorrichtung (1) an einem Rahmen (4) oder einer Lenkvorrichtung (5) des Fahrzeuges (2), und - eine Auslenkvorrichtung (6), welche Auslenkvorrichtung (6) an der Lenkvorrichtung (5) oder dem Rahmen (4) anlenkbar ist, wobei die Auslenkvorrichtung (6) um eine Rotationsachse (7) drehbar mit dem Trägerelement (3) verbunden ist, wobei das Trägerelement (3) wenigstens eine Steuerkurve (8) aufweist und die Auslenkvorrichtung (6) mit einem mit der wenigstens einen Steuerkurve (8) kooperierenden Folgeelement (9) verbunden ist, wobei das Folgeelement (9) gegenüber der wenigstens einen Steuerkurve (8) unter Zuhilfenahme eines Spannelements (10) vorgespannt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkunterstützungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Fahrzeug mit einer

entsprechenden Lenkunterstützungsvorrichtung.

Fahrzeuge, insbesondere einspurige Fahrzeuge, entwickeln mit

zunehmender Geschwindigkeit eine zunehmende Fahrstabilität.

Der Stand der Technik soll im Folgenden kurz anhand einspuriger Fahrzeuge umrissen werden, was Jedoch allgemein für Fahrzeuge

mit gelenken Rädern gilt.

Dieses Phänomen ist dem gyroskopischen Effekt der Räder zu schulden, wobei sich durch zunehmende Rotationsgeschwindigkeit der Räder und der sich daraus entwickelnden Kreiselmomente und Kreiselkräfte gewisse Trägheiten im System bilden, welche dem einspurigen Kraftfahrzeug in Fahrtrichtung eine gewisse

Stabilität verleihen.

Diese Stabilität spiegelt sich auch im Lenkverhalten des einspurigen Fahrzeugs wider, indem aufgrund der Trägheitskräfte das gelenkte Rad des einspurigen Fahrzeugs versucht, in seiner Ausgangslage zu verbleiben und das einspurige Fahrzeug weiterhin

geradeaus zu leiten.

Um das einspurige Fahrzeug zu lenken, ist es somit nötig, das gelenkte Rad durch Krafteinwirkung um eine Lenkachse zu drehen, wobei jedoch die wirkenden Kräfte stets bemüht sind, das

gelenkte Rad wieder in die Ausgangslage zurückzuversetzen.

Dieses Phänomen nimmt mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit

des Rades ebenfalls zu und ist bei einem Stillstand des Rades

nicht vorhanden.

Folglich ergibt sich bei sehr geringen Fahrgeschwindigkeiten oder dem Stillstand des einspurigen Fahrzeugs eine gewisse Instabilität und Neigung zum Kippen, wodurch ein Ausbalancieren des einspurigen Fahrzeugs durch den Bediener und/oder Fahrer zur

Gänze zu kompensieren ist.

Auch, sobald das gelenkte Rad des einspurigen Fahrzeugs zumeist das Vorderrad - den Untergrund verlässt und somit angehoben wird, stellen sich diese Kräfte ein und eine gewisse

Instabilität entsteht.

Daraus entwickelt sich der Wunsch zur besseren Fahrdynamik, auch bei geringen Fahrgeschwindigkeiten die entsprechenden Kräfte für einen Bediener und/oder Fahrer des einspurigen Fahrzeugs bereitstellen zu können; im Speziellen, Rückstellmomente auf

einen Lenker des einspurigen Fahrzeugs umsetzen zu können.

Weiters hat der Lenkkopfwinkel und der daraus entstehende Nachlauf einen mitunter starken Einfluss auf das Lenkverhalten, weil durch den Nachlauf ein gewisser Lenkwiderstand entsteht, der eingesetzt werden kann, um das Fahrverhalten für den Bediener und/oder Fahrer verändern zu können. Grundsätzlich

erhöht sich die Fahrstabilität mit höherem Nachlauf.

Aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsformen, die beispielsweise aus der EP 4 101 751 Al, der

DE 10 2021 119189 Al, der DE 10 2021 005463 Al oder der

DE 10 2021 006508 Al hervorgehen, umfassen Konstruktionen aus Federelementen, welche einen Lenker eines einspurigen Fahrzeugs in einer Mittelstellung vorspannen. Sobald der Lenker aus dieser Mittelspannung ausgelenkt wird, werden die Federelemente weiter verspannt und es bildet sich ein Rückstellmoment in die

Mittelstellung.

Nachteilig an entsprechenden Systemen ist jedoch, dass diese Systeme eine hohe Variabilität der Einstellbarkeit aufweisen, wodurch nur geschultes Fachpersonal unter hohen Aufwendungen dazu in der Lage ist, tatsächlich gewünschte Einstellungen vorzunehmen, wobei schwerstens darauf Wert zu legen ist, dass auch die Einstellung von Auslenkungen in beide Richtungen synchron eingestellt sind, da sich sonst eine Rückstellung in eine Position ergibt, welche sich von einer Mittelstellung (indem das einspurige Fahrzeug geradeaus fährt) unterscheidet, wodurch sich ein hohes Gefahrenpotential für einen Bediener und/oder Fahrer des einspurigen Fahrzeugs für einen Unfall

ergibt.

Ein weiteres Problem einer entsprechenden Ausgestaltung besteht darin, dass diese Systeme eine recht hohe Komplexität aufweisen, was sich nicht nur in Montage- und Demontagearbeiten, Fertigungsarbeiten und Einstellzeiten widerspiegelt, sondern auch keine besonders große Zugänglichkeit für einen durchschnittlichen Bediener und/oder Fahrer des einspurigen

Fahrzeugs widerspiegelt.

Weiters sind entsprechende Systeme gegenüber Umwelteinflüssen nicht besonders robust, wodurch sich Federelemente bereits zumeist in ihrem Ausgangszustand unterscheiden, was zusätzlich durch unterschiedliche Temperatureinflüsse, Verschmutzungen und/oder Verschleißeinflüssen noch zusätzlich verstärkt, wodurch es wiederum ein erhöhtes Potential eines negativen Einflusses auf die Lenkung und somit die Unfallgefahr mit dem einspurigen

Fahrzeug zeigt. Eine alternative Ausgestaltung ist beispielsweise durch die DE

10 2021 123921 B2 gezeigt, welche anstelle der Federelemente

einen Aktuator beschreibt, welcher entsprechend ein

Rückstellmoment auf einen Lenker eines einspurigen Fahrzeugs

aufbauen soll.

Jedoch ist eine solche Ausgestaltung wiederum mit dem Risiko eines Versagens verbunden, wobei es bei einem Ausfall des elektrischen Versorgungssystems oder Steuersystems wiederum zur erhöhten Unfallgefahr eines Bedieners und/oder Fahrers des

einspurigen Fahrzeugs kommt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lenkunterstützungsvorrichtung bereitzustellen, mit Hilfe derer die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise verbessert werden können und/oder ein Lenkverhalten eines Fahrzeugs verbessert werden kann und/oder eine Bedienerfreundlichkeit eines Fahrzeugs erhöht werden kann und/oder einem Fahrer und/oder Bediener des Fahrzeugs ein besseres Fahrverhalten oder eine verbesserte Rückmeldung der Lenkvorrichtung, insbesondere bei niederen Geschwindigkeiten

während des Betriebs des Fahrzeugs, bieten zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lenkunterstützungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Fahrzeug, umfassend eine

erfindungsgemäße Lenkunterstützungsvorrichtung, gelöst.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass eine

Lenkunterstützungsvorrichtung für ein Fahrzeug Folgendes

umfasst:

- ein Trägerelement zum Lagern der Lenkunterstützungsvorrichtung an einem Rahmen oder einer Lenkvorrichtung des Fahrzeugs, und

- eine Auslenkvorrichtung, welche Auslenkvorrichtung an der Lenkvorrichtung oder dem Rahmen anlenkbar ist, wobei die Auslenkvorrichtung um eine Rotationsachse drehbar mit dem

Trägerelement verbunden ist,

wobei das Trägerelement wenigstens eine Steuerkurve aufweist und die Auslenkvorrichtung mit einem mit der Steuerkurve kooperierenden Folgeelement verbunden ist, wobei das Folgeelement gegenüber der Steuerkurve unter Zuhilfenahme eines Spannelementes vorgespannt ist, vorzugsweise sodass in Abhängigkeit eines Rotationswinkels ein Drehmoment zwischen dem

Rahmen und der Lenkvorrichtung erzeugt wird.

Durch das Vorsehen einer Steuerkurve und eines mit der Steuerkurve kooperierenden Folgeelementes wird in einfacher Art und Weise eine Möglichkeit geschaffen, das Lenkverhalten um die Rotationsachse individuell über die Steuerkurve anpassen zu können, wodurch sich nahezu ein jegliches Lenkverhalten und/oder

Rückstellmoment einstellen lässt.

Die Funktionalität einer Steuerkurve und eines damit kooperierenden Folgeelementes ist als Zwangssteuerelement zu sehen, welches unabhängig von anderen Steuersystemen den geplanten Einsatzzweck verfolgt, wodurch auch keinerlei Ausfallrisiken oder Fehlfunktionen abzuleiten sind, wodurch sich für einen Bediener und/oder Fahrer des Fahrzeugs eine

höchstmögliche Sicherheit für die Funktionalität ergibt.

Ebenfalls besitzt eine Steuerkurve mit einem kooperierenden Folgeelement eine sehr hohe Standsicherheit, welche durch Einflussfaktoren, wie Temperatur, Verschleiß oder Verschmutzung, sehr gut entkoppelt und/oder nahezu unbeeinflusst sind, wodurch sich im Laufe der Zeit auch keine Verstellung des Systems selbst

aufgrund eines wirkenden Verschleißes bildet.

Weiters ergeben sich durch die Steuerkurve und das Folgeelement stabile Komponenten, welche nach erstmaliger Auslegung und Fertigung ihrem Einsatz folgen und nicht durch ungewollte oder

zufällige Verstellung beispielsweise asymmetrische

Rückstellmomente aufbauen können und somit einen Bediener und/oder Fahrer des Fahrzeugs auch nicht einem erhöhten

Unfallrisiko auszusetzen.

Zusätzlich ergibt sich durch ein erfindungsgemäßen System der Vorteil einer recht kompakten Bauweise, wodurch sich eine Ausführungsform gemäß der Erfindung auch im Bereich der geringen, zur Verfügung stehenden Bauraums eines Fahrzeugs unterbringen lässt und auch keine zu große zusätzliche

Gewichtsbelastung für das Fahrzeug darstellt.

Ein Hauptaspekt bei der erfindungsgemäßen Lenkunterstützungsvorrichtung ist es, einen je nach Lenkerstellung (bevorzugt alle Lenkerstellungen) definiertes Widerstandsmoment (zum Halten des Lenkeinschlags) zur Verfügung zu stellen. Tests der Anmelderin haben ergeben, dass dieser definierte Widerstand den fahrzeugführenden Personen bei der

Kurvenfahrt ein stark verbessertes Fahrgefühl vermitteln können.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Lenkunterstützungsvorrichtung kann auch beispielsweise bei bestehenden Fahrzeugen, insbesondere einspurigen Fahrzeugen, wie sie beispielsweise in der Beschreibungseinleitung beschrieben wurden - implementiert werden und/oder nachgerüstet

werden.

Fahrzeuge gemäß der Erfindung können einspurige oder mehrspurige

Fahrzeuge sein. Als Fahrzeug können beispielsweise einspurige Fahrzeuge oder

Kraftfahrzeuge, wie Krafträder oder Fahrräder (inklusive

Pedelecs), verstanden werden.

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Unter einspurigen Kraftfahrzeugen können beispielsweise Motorräder, Motorroller, Mopeds, Mofas oder Ähnliches verstanden werden, welche elektrische Antriebseinheiten als auch

Verbrennungsmotoren als Antriebseinheiten aufweisen.

Mehrspurige Fahrzeuge, bevorzugt mehrspurige Kraftfahrzeuge, gemäß der Erfindung können beispielsweise sogenannte Quads oder

Trikes sein.

Besonders bevorzugt handelt es sich beim Fahrzeug gemäß der Erfindung um Fahrzeuge, die mittels einer Lenkstange gelenkt

werden.

Es sind durchaus Ausführungsformen denkbar, bei denen mit der Lenkvorrichtung das Folgeelement mitgeführt wird oder auch die Steuerkurve. Entsprechend wird durch eine Lenkbewegung jeweils eine Bewegung dieser zwei Elemente gegenüber einander (d.h.,

relativ zueinander) erzeugt.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Folgeelement gegenüber der wenigstens einen Steuerkurve vorgespannt ist. Dies gilt erfindungsgemäß für zumindest einen gewissen Bereich der Lenkeinschlagstellungen, bevorzugt allen Lenkeinschlagstellungen, gegebenenfalls mit Ausnahme einer

Mittelstellung und/oder maximalen Lenkeinschlägen.

Die erfindungsgemäße Vorspannung kann demnach als Vorspannung in allen Lenkstellungen oder den zumindest einen gewissen Bereich vorliegen. Durch weitere Lenkbewegungen kann das Spannelement gespannt werden oder weiter gespannt werden oder weniger vorgespannt werden, d.h. die Vorspannung erhöht, gleich belassen

oder verringert werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den

abhängigen Ansprüchen definiert.

ES kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Steuerkurve dermaßen ausgebildet ist, dass eine Distanz zwischen Steuerkurve und Rotationsachse in einer Grundstellung, bevorzugt einer Mittelstellung, ein Extremum darstellt, wobei bei einer Auslenkung der Auslenkvorrichtung gegenüber dem Trägerelement aus der Grundstellung die Distanz verändert wird, vorzugsweise wobei durch die Veränderung der Distanz das Spannelement

vorgespannt wird oder weitergespannt wird.

Das Spannelement kann dementsprechend als Zug- oder Druckelement, vorzugsweise Zug- oder Druckfeder, ausgebildet

sein.

Vorzugweise ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Steuerkurve dermaßen ausgebildet ist, dass eine Distanz zwischen Steuerkurve und Rotationsachse in einer Grundstellung, bevorzugt einer Mittelstellung, ein Maximum darstellt, wobei bei einer Auslenkung der Auslenkvorrichtung gegenüber dem Trägerelement aus der Grundstellung die Distanz verringert wird, vorzugsweise wobei durch Verringerung der Distanz das Spannelement

vorgespannt wird oder weitergespannt wird.

Ausführungen, wobei das Extremum ein Minimum und die Veränderung eine Verringerung sind, wären natürlich prinzipiell auch

denkbar. Das Vorspannen der Spannvorrichtung durch Verringerung der

Distanz kann als zusätzliches und/oder weiteres Spannen der

Spannvorrichtung verstanden werden.

Durch das Verringern der Distanz und somit dem Vorspannen oder weiteren Spannen des Spannelementes ergibt sich eine

Rückstellkraft in die Grundstellung.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Steuerkurve ausgehend von der Grundstellung in beide Rotationsrichtungen des Trägerelementes gegenüber der Auslenkvorrichtung symmetrisch

ausgebildet ist.

Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass ein Lenkverhalten, ausgehend aus einer Grundstellung in eine rechte als auch eine linke Lenkposition mit symmetrischen Lenkeigenschaften und/oder einer symmetrischen

Lenkungsunterstützung ausgebildet ist.

ES kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Steuerkurve

eine Lenkcharakteristik definiert.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Steuerkurve und/oder die Lenkcharakteristik wenigstens zwei Steigungen aufweist, vorzugsweise wobei die Steigung bei kleinen

Lenkwinkeln größer als bei großen Lenkwinkeln ausgebildet ist.

Die Lenkcharakteristik kann beispielsweise auch als

Lenkmomentcharakteristik ausgelegt werden.

ES kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Steigung - bei kleinen Lenkwinkeln positiv und/oder

- bei großen Lenkwinkeln positiv, null und/oder negativ ist. Die Steigung kann gegenüber dem Lenkwinkel mit positiven Winkeln

aus Sicht der fahrzeugführenden Person nach rechts oder

gegenüber dem Absolutwert des Lenkwinkels bestimmt sein.

ES kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Steuerkurve als integraler Bestandteil des Trägerelements oder als separates, mit dem Trägerelement verbundenes Bauteil ausgebildet

ist.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Spannelement einen Kraftspeicher aufweist, vorzugsweise welcher Kraftspeicher

wenigstens ein Federelement umfasst.

ES kann vorgesehen sein, dass das Trägerelement mit der Lenkvorrichtung, vorzugsweise einer Lenkgabel, besonders

bevorzugt über eine Gabelbrücke, des Fahrzeugs verbunden ist.

ES kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Trägerelement an der oberen Gabelbrücke des Fahrzeugs, insbesondere mit der

Verschraubung der Lenkstange, angebunden ist.

Eine Anordnung an einer unteren Gabelbrücke ist natürlich

grundsätzlich ebenso denkbar.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Auslenkvorrichtung mit dem

Rahmen des Fahrzeugs bewegungsschlüssig verbunden ist.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Auslenkvorrichtung eine Verstellvorrichtung, vorzugsweise ein Langloch umfassend, aufweist, wobei die Auslenkvorrichtung durch die Verstellvorrichtung an unterschiedliche Bauformen und

Baudimensionen und/oder Einsatzgebiete anpassbar ist.

Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Auslenkvorrichtung mit der ein Langloch umfassenden Verstellvorrichtung an einem Anlenkzapfen des Rahmens des Fahrzeugs kooperiert und somit gelagert ist, wobei die

Relativposition des Anlenkzapfens gegenüber der

Auslenkvorrichtung über die Längserstreckung des Langlochs

kompensierbar ist.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Rotationsachse durch einen Lagerzapfen des Trägerelementes ausgebildet ist, an und um

welchen die Auslenkvorrichtung angelenkt ist.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Rotationsachse mit einer Lenkachse des Fahrzeugs zusammenfällt und/oder diese zwei

Achsen zueinander parallel mit einem Versatz ausgerichtet sind.

ES kann vorgesehen sein, dass das Folgeelement eine Rolle aufweist, welche dazu ausgebildet ist und/oder angeordnet ist,

an der wenigstens einen Steuerkurve abzurollen.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Trägerelement als ein die Steuerkurve zumindest bereichsweise umschließendes Gehäuse ausgebildet ist, welches vorzugsweise dicht gegenüber

der Umgebung der Lenkunterstützungsvorrichtung ausgebildet ist.

Das Gehäuse kann fluid- und/oder gasdicht ausgebildet sein.

Durch eine dichte Ausbildung des Gehäuses kann die wenigstens eine Steuerkurve und das mit der wenigstens einen Steuerkurve kooperierende Folgeelement vor Verschmutzungen geschützt werden, welche Verschmutzungen die Funktionalität der Lenkunterstützungsvorrichtung beeinträchtigen und/oder die

Lenkcharakteristik verändern könnten. ES kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse durch ein Medium —-

vorzugsweise vollständig - gefüllt ist, wobei das Spannelement

und/oder das Folgeelement im Medium geführt ist.

Als Medium kann beispielsweise ein Schmiermittel, vorzugsweise

Öl, eingesetzt werden.

Durch die Lagerung des Folgeelementes und gegebenenfalls auch des Spannelementes im Medium, vorzugsweise Öl, können

Reaktionszeiten dieser Elemente beeinflusst werden. Vor allem bei einem Einsatz von Medien mit niederen Viskositäten können Beschleunigungen der Elemente, welche im Medium gelagert sind,

eingeschränkt werden.

Dies hat im Speziellen dahingehend einen Vorteil, dass beispielsweise beim Einsatz bei geländegängigen einspurigen Fahrzeugen, wenn plötzliche Schläge auf das gelenkte Rad ausgeübt werden, durch die Lenkunterstützungsvorrichtung ein Widerstand gegenüber dieser plötzlichen Schläge dargestellt werden kann, wobei beispielsweise bei hohen Geschwindigkeiten und einem Auftreffen des gelenkten Rades auf Hindernisse, wie beispielsweise einen Stein, die Lenkung nicht direkt umgeklappt oder anderweitig stark rotiert wird, sondern dem Hindernis eine Gegenkraft entgegengesetzt wird, was gegebenenfalls den Bediener und/oder Lenker des einspurigen Fahrzeugs vor einem Sturz

bewahrt.

Weiters wird Schutz begehrt für ein Fahrzeug, insbesondere ein einspuriges Kraftfahrzeug, mit einer Lenkunterstützungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel

der vorliegenden Erfindung.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich im Folgenden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines einspurigen Fahrzeugs,

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in einer weiteren, perspektivischen Ansicht,

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 in einer Ansicht von oben,

Fig. 4 eine Detailansicht der Fig. 3,

Fig. 5 das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 in einer ausgelenkten Position,

Fig. 6 eine Detailansicht der Fig. 5,

Fig. 7 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiel der vorhergehenden Figuren,

Fig. 8 eine Detailansicht der Fig. 7,

Fig. 9+10 eine Darstellung der wirkenden Kräfte der Ausführungsbeispiele der vorhergehenden Figuren,

Fig. 11 ein Diagramm hinsichtlich unterschiedlicher Lenkmomente für unterschiedliche Steuerkurven,

Fig. 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lenkunterstützungsvorrichtung,

Fig. 13 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Lenkunterstützungsvorrichtung, und

Fig. 14 ein viertes Ausführungsbeispiel einer

Lenkunterstützungsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines einspurigen Fahrzeugs 2. Dieses Ausführungsbeispiel ist in einer weiteren perspektivischen

Ansicht in Fig. 2 gezeigt.

So ist zu erkennen, dass das in den Figuren 1 und 2 gezeigte, einspurige Fahrzeug 2 als einspuriges Kraftfahrzeug ausgebildet ist, wobei der Rahmen 4 des einspurigen Fahrzeugs mit der dazugehörigen Lenkvorrichtung 5 in Isolation gezeigt sind, um

die Übersichtlichkeit der Darstellung zu erhöhen.

So weist die Lenkvorrichtung 5 eine obere und eine untere Gabelbrücke 14 auf, welche über ein im Rahmen 4 gelagertes Steuerrohr miteinander verbunden sind. Durch die Lagerung des Steuerrohrs im Rahmen 4 wird eine Lenkachse der Lenkvorrichtung

5 dargestellt.

An der oberen Gabelbrücke 14 ist des Weiteren der Lenker 20 über

eine Klemmvorrichtung montiert.

Eine Lenkbewegung kann von einem Bediener und/oder Fahrer des einspurigen Fahrzeugs 2 über die Rotationsbewegung des Lenkers 20 vorgenommen werden, wobei über das Steuerrohr und die Gabelbrücke 14 eine Rotationsbewegung auf die das vordere Rad tragende Gabel übertragen wird (aus Gründen der

Übersichtlichkeit in diesem Ausführungsbeispiel nicht gezeigt).

In diesem Ausführungsbeispiel ist im Bereich der oberen

Gabelbrücke 14 die Lenkunterstützungsvorrichtung 1 positioniert.

Das Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 wird in einer

Ansicht von oben durch die Fig. 3 dargestellt.

Die Lenkvorrichtung 5 mit dem Lenker 20 befinden sich dabei im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 in einer Grundstellung 11, in welcher das einspurige Fahrzeug 2 geradeaus fahren würde. Diese

Grundstellung 11 kann auch als Mittelstellung betrachtet werden.

Es ist zu erkennen, dass die Lenkunterstützungsvorrichtung 1 eine Trägervorrichtung umfasst, welche Trägervorrichtung mit der Lenkvorrichtung verbunden oder verbindbar ist. Das Trägerelement

3 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Gehäuse 19 umgesetzt.

Relativ zum Trägerelement 3 umfasst die

Lenkunterstützungsvorrichtung 1 eine bewegbare

Auslenkvorrichtung 6, welche mit dem Rahmen 4 des einspurigen

Fahrzeugs 2 verbunden ist.

Fig. 4 zeigt dabei eine Detailansicht der Fig. 3, wobei die Lenkunterstützungsvorrichtung 1 geschnitten dargestellt ist. So ist zu erkennen, dass das als Gehäuse 19 ausgebildete Trägerelement 3 über die Befestigungspunkte 21 mit der oberen

Gabelbrücke 14 bewegungsschlüssig verbunden ist.

Die Auslenkvorrichtung 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel am Lagerzapfen 17 des Gehäuses 19 drehbar um die Rotationsachse 7

mit dem Trägerelement 3 und somit dem Gehäuse 19 verbunden.

Weiters ist die Auslenkvorrichtung 6 am Rahmen 4 angebunden (hinsichtlich dieser Anbindung möchte auf die folgenden Figuren

verwiesen sein).

Innerhalb des Gehäuses 19 und somit des Trägerelements 3 ist die Steuerkurve 8 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuerkurve 8 als separates Bauteil, welches im Gehäuse 19 angeordnet ist, ausgebildet. Ausführungsformen, bei welchen die Steuerkurve als integraler Teil des Gehäuses 19 umgesetzt ist,

sind durchaus denkbar.

An der Steuerkurve 8 lenkt die Auslenkvorrichtung 6 über das Folgeelement 9 an. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel ist dabei die Auslenkvorrichtung 6 innerhalb des Gehäuses 19 zweiteilig umgesetzt, wobei in ein Tauchrohr ein Stift eintauchen kann, welcher mittels des Spannelementes 10 - genauer gesagt: des Federelementes 13 - über das Folgeelement 9

gegenüber der Steuerkurve 8 vorgespannt ist.

Das Folgeelement 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Rolle

18 ausgebildet, welche über ein Lager an der Auslenkvorrichtung

6 angebunden ist und dazu ausgebildet ist, an der Steuerkurve 8

abzurollen.

Wenn nun über dem Lenker 20 eine Auslenkung 12 der Lenkvorrichtung 5 vorgenommen wird (siehe hierzu die Figuren 5 und 6), wird eine Relativbewegung zwischen dem Auslenkelement 6 und dem Trägerelement 3 (oder dem Gehäuse 19) umgesetzt, wobei

das Folgeelement entlang der Steuerkurve 8 bewegt wird.

Durch diese Bewegung des Folgeelementes 9 oder der Rolle 19 an der Steuerkurve 8 entsteht durch die geometrische Gestaltung der Steuerkurve 8 eine Distanzvariation zwischen der Rotationsachse 7 und dem Folgeelement 9, wodurch sich das Federelement 13

verspannt.

Fig. 5 zeigt dabei die Lenkvorrichtung 5 in einer Auslenkung 12.

Fig. 6 zeigt wiederum eine Detailansicht der

Lenkunterstützungsvorrichtung 1 im Schnitt der Fig. 5.

Durch den Vergleich zwischen Fig. 4 und 6 kann nun erkannt werden, dass sich durch die Auslenkung 12 aus der Grundstellung 11 eine Veränderung der Distanz zwischen Folgeelement 9 und Rotationsachse 7 ergeben hat, wodurch das Federelement 13

vorgespannt wurde.

Durch diese Vorspannung wird eine Kraft zwischen Auslenkvorrichtung 6 und Trägerelement 3 umgesetzt, welche ein Rückkehren der Lenkvorrichtung 5 in die Grundstellung 11 begünstigt (hinsichtlich des Kräfteverlaufs wird auf die Figuren

9 und 10 verwiesen).

Durch diese Kraft, welche die Rückstellung des Lenkers 20 und

somit der Lenkvorrichtung 5 in die Grundstellung 11 begünstigt,

wird einem Fahrer und/oder Bediener des einspurigen Fahrzeugs 2 ein stabileres Fahrverhalten des einspurigen Fahrzeugs 2 vermittelt, welches Fahrverhalten sonst nur bei höheren Geschwindigkeiten des einspurigen Fahrzeugs 2 durch die

auftretenden Gyroskopkräfte vermittelt wird.

Fig. 7 zeigt eine seitliche Ansicht des Ausführungsbeispiels der vorhergehenden Ansprüche, wobei Fig. 8 wiederum im Schnitt eine

Detailansicht der Lenkunterstützungsvorrichtung 1 darstellt.

Es ist zu erkennen, wie im Detail die Lenkunterstützungsvorrichtung 1 am einspurigen Fahrzeug 2 im

Bereich der Lenkvorrichtung 5 angeordnet ist.

So ist - wie bereits aus den vorhergehenden Figuren bekannt das Trägerelement 3 über seine Befestigungspunkte 21 an der Gabelbrücke 14 bewegungsschlüssig befestigt, wohingegen die Auslenkvorrichtung 6 mehrteilig ausgebildet ist, wie durch die

Fig. 8 zu erkennen ist.

Jedoch sind diese Teile der Auslenkvorrichtung 6, welche sich sowohl im Inneren des Gehäuses 19 als auch im Äußeren befinden, miteinander über eine Verschraubung bewegungsschlüssig

verbunden.

Die Auslenkvorrichtung ist im Inneren des Gehäuses 19 drehbar am Lagerzapfen 17 des Gehäuses 19 angeordnet und im Äußeren des Gehäuses 19 über den Anlenkzapfen 16 mit dem Rahmen 4 des

einspurigen Fahrzeugs 2 verbunden.

Dieser Anlenkzapfen 16 ist bewegungsschlüssig mit dem Rahmen 4 verbunden und greift in das Langloch 15 der Auslenkvorrichtung 6 ein, wodurch die Auslenkvorrichtung 6 starr mit dem Rahmen 4

verbunden wird, wodurch bei einer Relativbewegung der

Gabelbrücke 14 zum Rahmen 4 eine entsprechende Relativbewegung der Auslenkvorrichtung 6 gegenüber dem Trägerelement 3 (dem Gehäuse 19) umgesetzt wird, wodurch das Folgeelement 9 an der Steuerkurve 8 bewegt wird, wie in den vorhergehenden Figuren

beschrieben.

Durch die Ausbildung eines Langlochs 15 an der Auslenkvorrichtung 6 kann die Auslenkvorrichtung 6 an unterschiedliche Bauformen, Baudimensionen und/oder Einsatzgebiete angepasst werden, wodurch eine relative Verschiebung des Anlenkzapfens 16 im Langloch 15 ermöglicht

wird, um diese Freiheit umzusetzen.

Die Figuren 9 und 10 visualisieren die wirkenden Kräfte der

Lenkunterstützungsvorrichtung 1 bei einer Auslenkung 12.

Fig. 9 zeigt dabei den schematischen Zusammenhang der einzelnen Baukomponenten und Fig. 10 die wirkenden Kräfte am Folgeelement

9 im Detail.

So ist zu erkennen, dass die Auslenkvorrichtung 6 drehbar um die Rotationsachse 7 befestigt ist, wobei das Folgeelement 9 an der Steuerkurve 8 anlenkt und gegenüber der Steuerkurve 8 über das

Federelement 13 vorgespannt wird.

Der dick dargestellt Kreis wurde in dieser Veranschaulichung hinsichtlich der Rotationsachse 7 dargestellt, um die Abweichung

der Steuerkurve 8 vom Kreis darzustellen.

In der Fig. 9 ist die Auslenkvorrichtung 6 in zwei Positionen dargestellt, wobei durch die durchgezogene Linie die Grundstellung 11 dargestellt ist und durch die punktierte Linie die Auslenkung 12.

Durch diese Darstellung ist somit zu erkennen, dass bei einem Auslenken der Auslenkvorrichtung 6 aus der Grundstellung 11 in die Auslenkung 12 das Folgeelement 9 der Steuerkurve 8 folgt,

wodurch das Federelement 13 weiter vorgespannt wird.

Durch diese Vorspannung kommt es zu einer erhöhten Kontaktkraft am Kontaktpunkt zwischen Steuerkurve 8 und Folgeelement 9, wie

in Fig. 10 ersichtlich wird.

Diese Erhöhung der Kontaktkraft ist in Fig. 10 dargestellt und lässt sich durch Kraftzerlegung auf eine Wirkkraft und eine

Federkraft aufteilen.

Der Anteil der Wirkkraft wirkt dabei - wie ersichtlich wird als Rückstellkraft, welche eine Rückstellung aus der Auslenkung

12 in die Grundstellung 11 unterstützt.

Wie durch dieses Ausführungsbeispiel nun ersichtlich wird, kann durch die geometrische Gestaltung der Steuerkurve 8 wirkende Kräfte und Rückstellkräfte frei durch die geometrische Gestaltung der Steuerkurve eingestellt werden, wodurch unterschiedliche Lenkmomente, welche von einem Bediener und/oder Fahrer des einspurigen Fahrzeugs 2 bei einer Auslenkung der

Lenkvorrichtung 5 auszuüben sind, frei einstellbar werden.

So kann es vorgesehen sein, dass die Steuerkurve 8 wenigstens zwei Steigungen aufweist, wobei eine Steigung bei kleinen

Lenkwinkeln größer als bei großen Lastwinkeln ausgebildet ist.

Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann somit das Lenkmoment Je nach Lenkwinkel erhöht werden. Mögliche Ausführungsformen von unterschiedlichen Lenkcharakteristiken hinsichtlich des

Lenkwinkels sind im Diagramm der Fig. 11 dargestellt.

Fig. 12 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Lenkunterstützungsvorrichtung 1, wobei sich - im Vergleich zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel - der innere Aufbau im

Gehäuse 19 der Lenkunterstützungsvorrichtung 1 unterscheidet.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Auslenkvorrichtung 6 gegenüber dem als Gehäuse 19 ausgebildeten Trägerelement 3 mittels des einstückig mit der Auslenkvorrichtung 6

ausgebildeten Lagerzapfen 17 rotatorisch gelagert.

Der Lagerzapfen 17 greift dabei in eine entsprechende Ausnehmung des Gehäuses 19 ein und ist an dieser Stelle mittels eines

Lagers rotatorisch um die Rotationsachse 7 gelagert,

Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die Auslenkvorrichtung 6 im Gehäuse zweiteilig ausgebildet, wobei die zwei Einzelteile der Auslenkvorrichtung ineinander telekopierbar sind und mittels einem Spannelement 10 - genauer gesagt dem Federelement 13 -

verspannt sind.

Durch dieses Federelement 13 wird wiederum das an einem Teil der Auslenkvorrichtung angebundene Folgeelement 9 (wiederum umfassen

eine Rolle 18) gegenüber der Steuerkurve 8 vorgespannt.

Die verbleibenden Merkmale des Ausführungsbeispiels der Fig. 12

entsprechen im Wesentlichen derer der Figuren 1 bis 11.

Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Alternativen Positionierung der Lenkunterstützungsvorrichtung 1 am

einspurigen Fahrzeug 2.

In diesem Ausführungsbeispiel ist dabei die

Lenkunterstützungsvorrichtung 1 an der unteren Gabelbrücke 14

der Lenkvorrichtung 5 positioniert, wobei das Trägerelement 3

mit der unteren Gabelbrücke 14 bewegungsfest angebunden ist und

die Auslenkvorrichtung am Rahmen 4 anlenkt.

Eine Ausführungsform, bei welcher das Trägerelement 3 am Rahmen 4 und die Auslenkvorrichtung 6 an der Gabelbrücke 14 angeordnet

ist, ist Jedoch auch durchaus vorstellbar.

Fig. 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer vertikalen Positionierungsmöglichkeit der Lenkunterstützungsvorrichtung 1 am einspurigen Fahrzeug 2. Diese Figur ist dabei rein

schematisch zu verstehen.

So ist gezeigt, dass die Steuerkurve 8 beispielsweise mit der

oberen Gabelbrücke 14 verbunden sein kann.

Die Anbindung der Steuerkurve an der Gabelbrücke kann dabei beispielsweise über ein separates Trägerelement erfolgen insbesondere einem Gehäuse 19 - oder es könnte auch die obere Gabelbrücke 14 selbst zumindest bereichsweise über eine

entsprechende Geometrie die Steuerkurve 8 ausbilden.

Die Auslenkvorrichtung 6 dieses Ausführungsbeispiels ist mit dem Rahmen 4 verbunden, wobei das Folgeelement 9 der Auslenkvorrichtung 6 gegenüber der Steuerkurve 8 mittels des

Spannelementes 10 vorgespannt ist.

Zur Optimierung der Charakteristik der Lenkunterstützungsvorrichtung 1 kann es vorgesehen sein, dass die Steuerkurve 8 eine um die Lenkachse der Lenkvorrichtung 5

gerundete Kontur aufweist.

Bezugszeichenliste:

1 Lenkunterstützungsvorrichtung 2 Fahrzeug

3 Trägerelement

4 Rahmen

5 Lenkvorrichtung

6 Auslenkvorrichtung

7 Rotationsachse

8 Steuerkurve

9 Folgeelement

10 Spannelement

11 Grundstellung 12 Auslenkung

13 Federelement 14 Gabelbrücke 15 Langloch

16 Anlenkzapfen 17 Lagerzapfen 18 Rolle

19 Gehäuse

20 Lenker

21 Befestigungspunkt

Innsbruck, am 20. Juli 2023

Claims

Patentansprüche:

Lenkunterstützungsvorrichtung für ein Fahrzeug (2),

insbesondere einspuriges Fahrzeug, umfassend:

- ein Trägerelement (3) zum Lagern der Lenkunterstützungsvorrichtung (1) an einem Rahmen (4) oder einer Lenkvorrichtung (5) des Fahrzeuges (2), und

- eine Auslenkvorrichtung (6), welche Auslenkvorrichtung (6) an der Lenkvorrichtung (5) oder dem Rahmen (4) anlenkbar ist, wobei die Auslenkvorrichtung (6) um eine Rotationsachse (7) drehbar mit dem Trägerelement (3) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (3) wenigstens

eine Steuerkurve (8) aufweist und die Auslenkvorrichtung (6)

mit einem mit der wenigstens einen Steuerkurve (8)

kooperierenden Folgeelement (9) verbunden ist, wobei das

Folgeelement (9) gegenüber der wenigstens einen Steuerkurve

(8) unter Zuhilfenahme eines Spannelements (10) vorgespannt

ist.

Lenkunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Steuerkurve (8) dermaßen ausgebildet ist, dass eine Distanz zwischen der wenigstens einen Steuerkurve (8) und der Rotationsachse (7) in einer Grundstellung (11), bevorzugt einer Mittelstellung, ein Extremum darstellt, wobei bei einer Auslenkung (12) der Auslenkvorrichtung (6) gegenüber dem Trägerelement (3) aus der Grundstellung (11) die Distanz verändert wird, vorzugsweise wobei durch die Veränderung der Distanz das Spannelement (10) vorgespannt

wird oder weiter gespannt wird.

Lenkunterstützungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, wobei die wenigstens eine Steuerkurve (8)

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ausgehend von der Grundstellung (11) in beide Rotationsrichtungen des Trägerelements (3) gegenüber der

Auslenkvorrichtung (6) symmetrisch ausgebildet ist.

Lenkunterstützungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine

Steuerkurve (8) eine Lenkcharakteristik definiert.

Lenkunterstützungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Steuerkurve (8) und/oder die Lenkcharakteristik wenigstens zwei Steigungen aufweist, vorzugsweise wobei die Steigung bei kleinen Lenkwinkeln größer als bei großen Lenkwinkeln

ausgebildet ist.

Lenkunterstützungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steigung - bei kleinen Lenkwinkeln positiv, und/oder

- bei großen Lenkwinkeln positiv, null und/oder negativ ist.

Lenkunterstützungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Steuerkurve (8) als integraler Bestandteil des Trägerelementes (3) oder als separates mit dem Trägerelement

(3) verbundenes Bauteil ausgebildet ist.

Lenkunterstützungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spannelement (10) einen Kraftspeicher aufweist, vorzugweise welcher Kraftspeicher

wenigstens ein Federelement (13) umfasst.

Lenkunterstützungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (3) mit der

Lenkvorrichtung (5), vorzugsweise einer Lenkgabel (14),

11.

12.

13.

14.

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besonders bevorzugt über eine Gabelbrücke (14), des

Fahrzeuges (2) verbunden ist.

Lenkunterstützungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auslenkvorrichtung (6) mit dem Rahmen (4) des Fahrzeuges (2) bewegungsschlüssig

verbunden ist.

Lenkunterstützungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auslenkvorrichtung (6) eine Verstellvorrichtung, vorzugsweise ein Langloch (15) umfassend, aufweist, wobei die Auslenkvorrichtung (6) durch die Verstellvorrichtung an unterschiedliche Bauformen,

Baudimensionen und/oder Einsatzgebiete anpassbar ist.

Lenkunterstützungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotationsachse (7) durch einen Lagerzapfen (17) des Trägerelementes (3) ausgebildet ist, an und um welchen die Auslenkvorrichtung (3) angelenkt

ist.

Lenkunterstützungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Folgeelement (9) eine Rolle (18) aufweist, welche dazu ausgebildet und/oder angeordnet ist, an der wenigstens einen Steuerkurve (8)

abzurollen.

Lenkunterstützungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (3) als ein die wenigstens eine Steuerkurve (8) zumindest bereichsweise umschließendes Gehäuse (19) ausgebildet ist, welches vorzugweise dicht gegenüber der Umgebung der

Lenkunterstützungsvorrichtung (1) ausgebildet ist.

16.

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Lenkunterstützungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Gehäuse (19) durch ein Medium, vorzugsweise vollständig, gefüllt ist, wobei das Spannelement

(10) und/oder das Folgeelement (9) im Medium geführt ist.

Fahrzeug, insbesondere einspuriges Kraftfahrzeug, mit einer Lenkunterstützungsvorrichtung (1) nach wenigstens einem der

vorhergehenden Ansprüche.

Innsbruck, am 20. Juli 2023