Hinweis auf verwandte Anmeldungen Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der Schweizer Patentanmeldung Nr. 439/05, die am 15. März 2005 eingereicht wurde und deren ganze Offenbarung hiermit durch Bezug aufgenommen wird.

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Zweirad mit Seitenwagen sowie eine Gelenkanordnung zum Verbinden eines Zweirads mit einem Seitenwagen gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind Fahrräder und Motorräder mit Seitenwagen bekannt, bei denen das Fahrrad oder Motorrad entweder starr mit dem Seitenwagen verbun- den ist oder gegenüber dem Seitenwagen geneigt werden kann, z.B. zur Erleichterung des Kurvenfahrens . Ina letztgenannten Fall wird die Verbindung zwischen dem Zweirad und dem Seitenwagen durch eine oder mehrere Gelenkanordnungen hergestellt, welche ein Neigen des Zweirads gegen- über dem Seitenwagen zulassen und zudem der Übertragung von in Zweiradlängsrichtung wirkenden Axialkräften zwischen Zweirad und Seitenwagen dienen. Dabei sind die Gelenkanordnungen als winkelsteife Drehgelenke ausgebildet, über welche auch die Axialkräfte zwischen Zweirad und Seitenwagen übertragen werden. Hierdurch ergibt sich eine einfache und sichere Verbindung zwischen dem Zweirad und dem Seitenwagen, welche jedoch den Nachteil aufweist, dass es bei einer Verformung der Strukturen von Zweirad und/oder Seitenwagen im Betrieb zu einer Überlastung der Gelenke kommen kann und eine Montage und Demontage des Seitenwagens schwierig und durch eine einzelne Person

kaum zu bewerkstelligen ist, da hierzu die Achsen der Drehgelenke exakt zueinander ausgerichtet sein müssen.

Darstellung der Erfindung Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Zweirad mit Seitenwagen und eine Gelenkanordnung zum Verbinden eines Zweirads mit einem Seitenwagen zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder zumindest teilweise vermeiden. Diese Aufgabe wird von dem Zweirad mit Seitenwagen und der Gelenkanordnung gemäss den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Zweirad mit Seitenwagen. Das Zweirad ist mit dem Seiten- wagen über zwei winkeltolerante Gelenkanordnungen verbunden, welche als kombinierte Radial- und Axiallager ausgebildet sind. "Winkeltolerant" bedeutet hier, dass eine Neigung der Drehachse des Radiallagers der jeweiligen Gelenkanordnung um einen Neigungsdrehpunkt herum von einer Nulllage aus um mindestens 2° möglich ist, ohne dass hierdurch das Lager beschädigt wird. Bevorzugterweise ist eine solche Neigung möglich, ohne dass das Lager dieser nennenswerte Rückstellkräfte entgegensetzt. Die Gelenkanordnungen sind in Zweiradlängsrichtung gesehen mit einem Abstand voneinander angeordnet, so dass sie eine im wesentlichen in Zweiradlängsrichtung verlaufende Neigungsachse für die Neigung des Zweirads gegenüber dem Seitenwagen bilden. Gleichzeitig dienen die beiden Gelenkanordnungen dazu, die in Zweiradlängsrichtung wirkenden Axial- kräfte zwischen dem Zweirad und dem Seitenwagen, wie sie z.B. beim Beschleunigen oder Abbremsen des Zweirades im Betrieb auftreten, zu übertragen. Dabei sind die beiden Gelenkanordnungen derartig ausgebildet und miteinander kombiniert, dass jede Gelenkanordnung die Axialkräfte nur in einer der beiden Kraftrichtungen in Zweiradlängsrichtung übertragen kann und die Übertragung in der anderen Kraftrichtung von der anderen Gelenkanordnung übernommen

wird. Die beiden Gelenkanordnungen wirken also zur Übertragung von Axialkräften derartig zusammen, dass eine Übertragung von in Fahrtrichtung wirkenden Axialkräften von dem Zweirad auf den Seitenwagen ausschliesslich durch eine erste der beiden Gelenkanordnungen erfolgt, während eine Übertragung von in Fahrtrichtung wirkenden Axialkräften vom Seitenwagen auf das Zweirad ausschliesslich durch die zweite Gelenkanordnung erfolgt.

Hierdurch wird es möglich, die Strukturen von Seitenwagen und Zweirad mittels zweier winkeltoleranter Gelenkanordnungen derartig miteinander zu verbinden, dass in allen Tragrichtungen eine hohe Tragfähigkeit erreicht wird und diese gleichzeitig einfach zu koppeln bzw. zu trennen sind. Durch die Erfindung wird somit ein äusserst robustes und wartungsarmes Zweirad mit Seitenwagen zur Verfügung gestellt, bei dem der Seitenwagen problemlos durch eine einzige Person montiert und demontiert werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Zweirads mit Seitenwagen ist die in Fahrtrichtung gesehen vordere Gelenkanordnung derartig ausgestaltet, dass sie in Fahrtrichtung wirkende Axialkräfte ausschliesslich von dem Zweirad auf den Seitenwagen und entgegen der Fahrtrichtung wirkende Axialkräfte ausschliesslich vom Seiten- wagen auf das Zweirad übertragen kann. Entsprechend ist die in Fahrtrichtung gesehen hintere Gelenkanordnung derartig ausgebildet, dass diese in Fahrtrichtung wirkende Axialkräfte ausschliesslich vom Seitenwagen auf das Zweirad und entgegen der Fahrtrichtung wirkende Axialkräfte ausschliesslich vom Zweirad auf den Seitenwagen übertragen kann. Beim Beschleunigen werden die Axialkräfte zwischen Zweirad und Seitenwagen also von der vorderen Gelenkeinheit übertragen, beim Abbremsen von der hinteren. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Gelenkanordnungen derartig ausgestaltet, dass ihre Radiallager im Betrieb jederzeit frei von Axialkräften sind. Die Radiallagerung ist also konstruktiv derar-

tig ausgeführt, dass eine Einleitung von axialen Kräften in die Radiallager nicht möglich ist. Hierdurch wird es möglich, sowohl das Radial- als auch das Axiallager optimal bezüglich Lebensdauer und Traglasten auszulegen. Zu- dem kann auf enge Fertigungstoleranzen verzichtet werden, was eine Senkung der Fertigungskosten in Aussicht stellt.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Radiallager der Gelenkanordnungen als Gleitlager mit einer neigbaren Lagerbuchse ausgebildet, welche bevorzugterweise aus einem Kunststoff besteht. Eine solche Ausbildung ist kostengünstig und eignet sich in besonderer Weise für die Radiallagerung zwischen Zweirad und Seitenwagen, welche lediglich kleine Drehwinkel ausführen muss, aber relativ stossbelastet ist.

Dabei ist es von Vorteil, wenn in der neigbaren Lagerbuchse ein bevorzugterweise zylindrischer Lagerbolzen gelagert ist, dessen Stirnseite zur Übertragung der Axialkräfte dient. Auf diese Weise lassen sich kon- struktiv einfach aufgebaute erfindungsgemässe Gelenkanordnungen bereitstellen.

Wird dabei auch das Axiallager als Gleitlager, bevorzugterweise mit einer Kunststoffgleitpaarung, ausgebildet, so ergibt sich zusätzlich der Vorteil, dass eine robuste, schmierungsfreie Lagerung möglich wird, deren Verschleissteile zudem kostengünstig in der Herstellung und einfach auszutauschen sind.

Dabei sind bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der die Radiallager der Gelenkanord- nungen -als Gleitlager mit neigbarer Lagerbuchse ausgebildet sind, diese Radiallagerbuchsen jeweils um einen Neigungsdrehpunkt herum neigbar, was bevorzugterweise dadurch erreicht wird, dass die Lagerbuchsen sphärisch geformte Aussenflachen aufweisen, mit denen sie jeweils in entsprechend geformten Aufnahmeteilen gelagert sind. Die Axiallager weisen ebenfalls sphärisch gewölbte Gleitflächen auf, deren Wölbungszentrum mit dem Neigungsdrehpunkt

der zugehörigen Radiallagerbuchse zusammenfällt. Hierdurch lässt sich gewährleisten, dass unabhängig von der Neigung der Drehachse des Radiallagers immer die volle Tragfähigkeit in radialer wie in axialer Richtung gegeben ist.

Ist dabei der Radius der Wölbung der sphärisch geformten Aussenflächen der Radiallagerbuchse kleiner als der Radius der Gleitflächen des zugehörigen Axiallagers, was bevorzugt ist, so findet eine klare Trennung zwischen den radialen und den axialen Lagerflächen statt.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführung des Zweirades mit Seitenwagen sind beide Gelenkanordnungen konstruktiv identisch ausgebildet, verwirklichen also das gleiche Lagerungsprinzip, wobei jedoch durchaus Unterschiede hinsichtlich der Dimensionierung einzelner Bauteile vorliegen können.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die in Fahrtrichtung gesehen vordere Gelenk- anordnung vor dem Tretlager oder Antriebsmotor des Zweirades angeordnet, während die hintere Gelenkanordnung dahinter angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Abstand in Zweiradlängsrichtung zwischen den beiden Gelenkanordnungen relativ gross ist, so dass sich eine stabile Führung des Seitenwagens durch das Zweirad ergibt.

Werden Zweirad und Seitenwagen ausschliess- lich durch die beiden Gelenkanordnungen verbunden, was bevorzugt ist, so lässt sich eine besonders kostengün- stige Konstruktionsweise realisieren.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführ- ungsform des Zweirades mit Seitenwagen sind die beiden Gelenkanordnungen derartig ausgebildet, dass sie gegebenenfalls nach einem Entfernen oder Entsichern etwaiger Sicherungsmittel, bevorzugterweise nach einem Öffnen einer Schnellkupplung oder nach dem Entfernen eines Riegelbolzens, ohne Werkzeug trennbar sind, um auf einfache

und schnelle Weise eine Trennung von Zweirad und Seitenwagen zu ermöglichen.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Zweirad ein Fahrrad mit Pedalen, mit oder ohne Hilfsmotor. Bei solchen Zweirädern treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich in Erscheinung.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung, mittels derer, z.B. unter Verwendung zweier solcher Gelenkanordnungen, ein Zweirad mit einem Seitenwagen verbunden werden kann zu einem Zweirad mit Seitenwagen gemäss einem der vorangehenden Ansprüche. Die Gelenkanordnung umfasst einen bevorzugterweise zylindrischen Lagerbolzen, der in einem winkeltoleranten Radiallager um einen Neigungsdrehpunkt herum neigbar und axial verschieblich drehgelagert ist und der an seiner Stirnfläche einen Lagerteil eines einseitig wirkenden Axiallagers bildet, z.B. indem er dort eine axiale Lagerfläche bereitstellt oder ein eine solche Lagerfläche bereitstellendes Bauteil trägt. Dabei ist der Lagerbolzen, gegebenenfalls nach einem Lösen und/oder Entfernen von Sicherungsmitteln, entgegen der Tragrichtung des Axiallagers vollständig aus dem Radiallager entfernbar, so dass eine durch die Gelenkanordnung gebildeten Gelenkverbindung auf einfache Weise aufgehoben werden kann. Durch die erfindungsgemässe Gelenkanordnung wird es möglich, ein Zweirad mit einem Seitenwagen auf robuste und sichere Weise derart zu verbinden, dass das Zweirad gegenüber dem Seitenwagen neigbar ist und eine Montage und Demontage des Seitenwagens problemlos durch eine einzelne Person möglich ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Gelenkanordnung ist das Axiallager der Gelenkanordnung aus- serhalb der Radiallagers angeordnet und als Gleitlager mit sphärischen Gleitflächen ausgebildet, wobei das Zen- trum der sphärischen Wölbung der Gleitflächen mit dem Neigungsdrehpunkt des Radiallagers zusammenfällt. Hierdurch lässt sich gewährleisten, dass unabhängig von der

Neigung des Lagerbolzens immer die volle Tragfähigkeit in jeder Traglastrichtung gegeben ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Gelenkanordnung ist das Radiallager als Gleitlager mit einer Lagerbuchse ausgebildet, welche mit einer sphärisch geformten Aussenfläche in einem entsprechend geformten Aufnahmeteil neigbar gelagert ist. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders robuste Gelenkanordnung, welche unempfindlich gegen kleine Drehwinkel und gegen Stossbelastung ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen An- Sprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemässes Fahrrad mit Seitenwagen in der Seitenansicht;

Fig. 2 das Fahrrad mit Seitenwagen aus Fig. 1 in der Draufsicht;

Fig. 3 das Detail X aus Fig. 1;

Fig. 4 eine Vorderansicht des Details X aus Fig. 1;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemässen Gelenkanordnungen 3a und 3b aus Fig. 2;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Gelenkanordnung ; und Fig. 7 einen Längsschnitt durch noch eine weitere erfindungsgemässe Gelenkanordnung.

Wege zur Ausführung der Erfindung Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfin- dungsgemässen Zweirads mit Seitenwagen in Form eines Gespanns aus einem motorlosen Fahrrad 1 und einem Seitenwagen 2 von der seitenwagenfreien Seite. Fig. 2 zeigt

dieses Gespann 1, 2 in der Draufsicht. Wie aus einer Zu- saπunenschau der Figuren 1 und 2 erkennbar ist, sind das Fahrrad 1 und der Seitenwagen 2 über zwei in Fahrradlängsrichtung mit einem Abstand zueinander angeordnete winkeltolerante Gelenkanordnungen 3a, 3b derart miteinander verbunden, dass das Fahrrad 1 um eine im wesentlichen in Fahrradlängsrichtung orientierte und im wesentlichen horizontale Neigungsachse sowohl zum Seitenwagen 2 hin als auch von diesem weg geneigt werden kann und gleichzeitig eine Übertragung der im Betrieb, z.B. beim Beschleunigen und Abbremsen, in Fahrradlängsrichtung wirkenden Axialkräfte zwischen Fahrrad 1 und Seitenwagen 2 durch die Gelenkanordnungen 3a, 3b möglich ist.

Die Figuren 3 und 4 zeigen das Detail X aus Fig. 1, welches die vordere Gelenkverbindung zwischen Fahrrad 1 und Seitenwagen 2 mit der Gelenkanordnung 3a darstellt, vergrössert in der Seitenansicht gemäss Fig. 1 (Fig. 3) und in der Vorderansicht {Fig. 4) .

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch die „ beiden Gelenkanordnungen 3a, 3b, wobei die vordere Gelenkanordnung 3a entlang der Linie A-A in Fig. 4 geschnitten dargestellt ist. Wie aus einer Zusammensch.au mit den Figuren 3 und 4 hervorgeht, wird bei der vorderen Gelenkanordnung 3a die eigentliche Verbindung zwischen Seitenwagen 2 und Fahrrad 1 über einen zur Gelenkanordnung 3a gehörenden Lagerbolzen 6 hergestellt, welcher in einer Aufnahme 13 am Ende eines Auslegers des Seitenwagens 2 angeordnet und dort mit einem Riegelbolzen 12 gesichert ist, derart, dass er nach einem Entfernen des Riegelbolzens 12 in Fahrtrichtung aus der Aufnahme 13 und aus der Gelenkanordnung 3a herausgezogen werden kann, um eine Trennung von Fahrrad 1 und Seitenwagen 2 zu ermöglichen. Hierauf wird an anderer Stelle noch genauer eingegangen. Der Lagerbolzen 6 ist innerhalb der Gelenkanordnung 3a in einer Lagerbuchse 5 aus Kunststoff, z.B. aus Polyamid, drehbar gelagert, welche wiederum mit einer

sphärisch gewölbten Aussenflache 10 in einem entsprechend geformten Aufnahmeteil 11, hier ebenfalls aus Kunststoff, gelagert ist, derart, dass sie gegenüber dem Aufnahmeteil 11 neigbar um einen Neigungsdrehpunkt ist, der dem Zen- trum der Wölbung der Aussenflache 10 entspricht. Die Lagerbuchse 5 und das Aufnahmeteil 11 bilden im vorliegenden Fall das Radiallager 4 der Gelenkanordnung 3a. An der Stirnseite trägt der Lagerbolzen 6 eine Kunststoffscheibe 8a mit einer sphärisch geformten Gleitfläche 9, welche mit einer entsprechend geformten Gleitfläche einer gegenüberliegenden Lagerscheibe 8b, hier ebenfalls aus Kunststoff, das Axiallager 7 der Gelenkanordnung 3a bildet. Dabei ist, wie zu erkennen ist, der Wölbungsradius der sphärisch gewölbten Fläche 10 der Radiallager- buchse 5 kleiner als derjenige der sphärisch gewölbten Axiallagergleitfläche 9, während deren WölbungsZentren indes identisch sind, so dass zu jeder Zeit die volle Tragfähigkeit in allen vorgesehenen Traglastrichtungen vorliegt und gleichzeitig eine klare Trennung der die Radialkräfte tragenden Flächen 10 von den die Axialkräfte tragenden Flächen 9 erfolgt.

Die in Fig. 5 auf der rechten Seite dargestellte hintere Gelenkanordnung 3b ist im vorliegenden Fall identisch mit der zuvor beschriebenen vorderen Ge- lenkanordnung 3a mit dem einzigen Unterschied, dass ihr Lagerbolzen 6 fest mit dem Rahmen des Fahrrads 1 verbunden ist.

Sollen Fahrrad 1 und Seitenwagen 2 bei dem zuvor beschriebenen Gespann 1, 2 voneinander getrennt werden, z.B. um das Fahrrad 1 vorübergehend ohne Seitenwagen 2 zu verwenden, so müssen die beiden Gelenkanordnungen 3a, 3b getrennt werden, was wie folgt bewerkstelligt werden kann. Zuerst wird das Vorhängeschloss 14 (nur in den Figuren 3 und 4 dargestellt) an der vorderen Ge- lenkanordnung 3a, welches als Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes bzw. unbefugtes Trennen der Gelenkanordnungen 3a, 3b dient, geöffnet und entfernt und anschliessend der

Riegelbolzen 12, welcher zusätzlich mit einem Kugeldruckstück 15 kraftschlüssig in der dargestellten Verriegelungsposition gesichert ist _/ entfernt. Sodann wird der Lagerbolzen 6 der vorderen Gelenkanordnung 3a durch Zie- hen an dem Knauf 16 in Fahrtrichtung nach vorne aus der Lagerbuchse 5 der vorderen Gelenkanordnung 3a herausgezogen und die vordere Gelenkverbindung zwischen Fahrrad 1 und Seitenwagen 2 dadurch aufgehoben. Nun wird das Fahrrad 1 im Bereich der vorderen Gelenkanordnung 3a seitlich ein wenig vom Seitenwagen 2 abgerückt und sodann in

Fahrtrichtung nach vorne bewegt, wodurch der Lagerbolzen 6 der hinteren Gelenkanordnung 3b aus deren Lagerbuchse 5 herausgezogen und die Gelenkanordnung 3b dadurch ebenfalls getrennt wird. Fahrrad 1 und Seitenwagen 2 können anschliessend separat bewegt werden. Die Montage des Seitenwagens 2 am Fahrrad 1 erfolgt sinngemäss in umgekehrter Reihenfolge.

Fig. 6 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine zweite erfindungsgemässe Gelenkanordnung 3, bei welcher der Lagerbolzen 6 in einer als Kugel ausgebildeten Lagerbuchse 5 drehbar und axial verschieblich entgegen der Axialtragrichtung der Gelenkanordnung 3 gelagert ist. Die Lagerbuchse 5 ist in einem entsprechend geformten, zweiteiligen Aufnahmeteil IIa, IIb, gelagert, derart, dass Lagerbuchse 5 und Aufnahmeteil IIa, IIb ein Kugelgelenk bilden, dessen radiale Körperlichkeiten entlang der radialen Kugelfläche 10 das Radiallager 4 und dessen axiale Körperlichkeiten 8a, 8b entlang der axialen Kugelfläche ^' 9 das Axiallager 7 der Gelenkanordnung 3 bilden. Eine sol- che Bauweise ist einfach und robust und baut zudem extrem kurz.

Fig. 7 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine dritte erfindungsgemässe Gelenkanordnung 3 ähnlich der in Fig. 5 gezeigten, jedoch mit dem Unterschied, dass hier das Axiallager 7 innerhalb des Radiallagers 4 dadurch gebildet wird, dass der Tragbolzen 6 in einer stirnseitigen Bohrung eine Kugelpfanne 17 aus Kunststoff mit einer

sphärisch gewölbten Gleitfläche 9 trägt, mittels welcher er sich axial auf einem Kugelbolzen 18 abstützt.

Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Urafangs der nun folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.