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erkstoffe beim und physikalische Anmerkungen zum Dreirad --- Lenkgeometrien --- Für eine sinnvolle Einteilung von Dreirädern muß man sich ein wenig mit physikalischen Beschreibungen beschäftigen, ohne sich aber in trockene Theorie zu verlieren. Es können drei wesentliche Steuerprizipien unterschieden werden. Bei der Drehschemellenkung befinden sich zwei Laufräder an einer starren Achse. Diese Achse samt den daran befestigten Laufrädern wird um einen gemeinsamen Drehpunkt, der auf der Fahrzeuglängsachse liegt, geschwenkt. Dieses Steuerprinzip wird vor allem bei Lastendreirädern genutzt, da diese Lenkung das am einfachsten zu bauende Lenkprinzip darstellt. Andere Bereiche, in denen die Drehschemellenkung auch vorkommt, sind Anhänger von Lastkraftwagen oder Kutschen. Bei der Achsschenkellenkung werden beide Räder einzeln um ihre jeweilige Lenkachse geschwenkt. Die dahinter stehende Physik und die Rechenmethoden zur Auslegung der Elemente der Lenkgeometrie sind aus dem Automobilbau bekannt und können auf Muskelkraftfahrzeuge übertragen werden. Schließlich darf nicht das einzeln gelenkte Rad vergessen werden, wie es im traditionellen Fahrradbau seit mehr als 100 Jahren eingesetzt wird. Die beiden parallel laufenden Räder befinden sich in diesem Falle hinten und werden meistens einzeln angetrieben oder aber beide über ein Differential. Ein wenig unterschiedlich können die Verhältnisse bei den beschriebenen Lenkungsarten noch sein, je nach dem, ob sie vorne oder hinten plaziert sind. Als Sonderfall bleiben schließlich noch die Kurvenleger zu erwähnen. Das sind Dreiradgeometrien, bei denen man das Fahrzeug in die Kurve neigen kann, um der Zentrifugalkraft zu entgehen. Zwar ist die Eigenschaft des in die Kurve legens nicht direkt als Lenkgeometrie zu bezeichnen, doch hängt dieses Vermögen eng mit den gewählten Steuerungsdetails zusammen. Wie im Kurvenlegerkapitel aufgeführt, gibt es solche mit Achsschenkel- und solche mit Drehschemellenkung.

onstruktionsdetails der Achsschenkellenkung --- Bei der Achsschenkellenkung geht es darum, bei zwei einzeln gelenkten Rädern zu gewährleisten, daß bei Kurvenfahrten Reibungskräfte vermieden werden, die sich im Querschlupf, also dem Radieren des Reifens über die Fahrbahn (und damit erhöhtem Reifenverschleiß) äußern können. Um verschiedene Lenkwinkel zu erreichen, müssen sich die Verlängerungen aller Laufradachsen des Dreirades (oder Vierrades) bei Kurvenfahrten in einem Punkt innerhalb des Kurvenkreises treffen, nämlich dem Mittelpunkt. Das kurveninnere Rad wird stärker einschlagen als das kurvenäußere. Verantwortlich ist dafür das Lenktrapez. Das Lenktrapez, das bei Geradeausfahrt durch die Spurstange, die Spurhebel und die Verbindungslinie der Achsschenkeldrehpunkte (Vorderachse) gebildet wird, ist dafür verantwortlich. Da der Winkel zwischen Achsschenkel und Spurhebel nicht 90 Grad ist, steht die Spurstange beim Einlenken nicht mehr parallel zur Vorderachse. Es ergeben sich dadurch unterschliedlich lange Wege an den Enden der Spurhelbel, wodurch das kurveninnere Rad wie gewünscht stärker eingeschlagen wird. Eine wichtige Aufgabe des Konstrukteurs eines Dreirades ist die richtige Auslegung des Lenktrapezes. Der erforderliche Winkel des Spurhebels mit dem Achsschenkel ergibt sich durch die Verlängerung der Spuhrhebel bis zum Mittelpunkt der Hinterachse. Die Spurstange kann nun die beiden Spurhebel verbinden. Weitere Kriterien der Lenkgeometrie sind die Spreizung, der Nachlauf, die Spur und der Sturz. 1)

preizung --- Das am Achsschenkel befestigte Rad wird um den Achsschenkelbolzen geschwenkt (oder die dafür vorgesehenen Gelenke, wenn es zum Beispiel gefedert ist). Der Abstand vom Radaufstandspunkt bis zu dem imaginären Punkt auf der Fahrbahn von der Verlängerung des Achsschenkelbolzens wird Lenkrollhalbmesser genannt und hat durch seine Größe Auswirkungen auf die Lenkeigenschaften. Ein senkrecht stehender Achsschenkelbolzen bringt Nachteile mit sich. Zum Lenken muß in diesem Fall zu viel Kraft aufgewendet werden und die Räder beginnen leicht zu flattern, da im ganzen System nicht vermeidbares Lagerspiel vorhanden ist, das ab bestimmten Geschwindigkeiten des Dreirades zum Schwingen neigt. Im ungünstigen Fall schaukeln sich die Schwingungen auf und das Fahrzeug ist nicht mehr beherrschbar. Zwar kann man einen Lenkungsdämpfer einbauen, damit werden aber nicht die Ursachen bekämpft, nämlich einen möglichst kleinen Lenkrollhalbmesser zu erreichen. Dieses Ziel erreicht man am einfachsten durch Schrägstellen des Achsschenkelbolzens, was man unter dem Begriff Spreizung versteht. Je nach Spreizwinkel ergeben sich verschiedene Werte für den Lenkrollhalbmesser- Er ist positiv, wenn der imaginäre Punkt der verlängerten Lenkachse innen vor dem Reifenaufstandspunkt liegt, er kann Null werden, wenn sich beide Punkte berühren und er kann auch negativ werden, wenn der imaginäre Punkt über den Aufstandspunkt nach außen rauswandert. Je kleiner der Lenkrollhalbmesser ist, umso geringer werden die Lenkungsbauteile in Anspruch genommen und entsprechend kleiner ist die zum Lenken erforderliche Kraft. Ein positiver Wert läßt das Rad beim Bremsen vorne nach außen schwenken und kann bei unterschiedlicher Haftung der beiden Räder zu einem Ausbrechen des Fahrzeuges nach einer Seite führen. Von Bedeutung ist dies besonders beim Befahren von Kurven. Ein Wert von Null hat keine Auswirkung auf die Räder beim Bremsen. Beim negativen Lenkrollhalbmesser wird das Gegenteil wie beim positiven erzielt. Das Rad mit der größeren Haftung wird nach innen schwenken und erlaubt so eine selbsttätige Stabilisierung des Fahrzeugs.

achlauf --- Eng mit der Spreizung hängt der Nachlauf zusammen, um eine selbsttätige Rückstellung der eingeschlagenen Laufräder in den Geradeauslauf zu ermöglichen. Der Achsschenkelbolzen ist normalerweise nicht nur von vorne gesehen schräg gestellt, sondern auch wenn man das Laufrad seitlich betrachtet. Der imaginäre Punkt auf der Fahrbahn befindet sich aus dieser Perspektive nun in aller Regel vor dem Radaufstandspunkt und bildet den Nachlauf, der in Millimeter oder aber im Neigungsgrad des Achsschenkels gemessen wird. Diese Schrägstellung bewirkt den sogenannten Teewageneffekt (auch beim Einkaufswagen im Supermarkt). Das Laufrad wird hinter der Lenkachse hergezogen, es folgt ihr nach. Der Rollwiderstand des Reifens erzeugt dabei richtungsgebende Kräfte, welche ein Flattern des Laufrades verhindern. Die nötige Größe des Nachlaufes hängt von der Laufradgröße und dem Lenkwinkel ab, aber auch die anderen Kriterien der Fahrzeuggeometrie sind nicht ohne Bedeutung. Sturz Die Bezeichnung Sturz meint die Schrägstellung des Laufrades aus der Senkrechten und dient dazu, den Lenkrollhalbmesser zu verkleinern und vermindert damit auch die Lenkkräfte. Im Dreiradbereich hat der Sturz eher eine geringe Bedeutung, da der Reifen zu einseitig abgenutzt werden kann (je nach Ausmaß des Sturzes), aber auch, weil der kleine Lenkrollhalbmesser schon mit der Konstruktionseigenschaft Spreizung erreicht wird. Auch wird die Lenkgeometrie dadurch vermeidbar kompliziert. Wenn man auf Sturz verzichten kann, wirkt sich dies eher positiv auf den Konstruktions- und Produktionsaufwand aus.

pur --- Die Spur bezeichnet schließlich den Unterschied im Abstand der vorderen Felgenhörner und dem der hinteren Felgenhörner, wenn wir das Fahrzeug von oben betrachten. Wenn der vordere Wert kleiner ist als der hintere, wird dies Vorspur genannt und hilft dabei, den Geradeauslauf zu stabilisieren und eventuelles Spiel in der Radaufhängung zu beseitigen. Auch die Spur hat im Dreiradbau nicht die Bedeutung wie beim Automobilbau. Vorspur kann ebenfalls zu erhöhtem Reifenverschleiß führen. Die exakte Spurfreie Einstellung der Laufräder wird durch die Einstellung der Spurstangen erreicht. Diese sind meistens durch Gelenk- oder Kugelköpfe mit dem Achsschenkel verbunden. Wählt man an einer Spurstange jeweils ein Gelenk mit Rechts- und eines mit Linksgewinde, läßt sich die Spur auf den Millimeter genau ohne größeren Aufwand einstellen, indem die Spurstange nach Lösen der Konterschrauben vor- oder zurückgedreht wird. 

rehschemellenkung --- Die starre Drehschemellenkung wird im Dreiradbereich serienmäßig fast nur bei Lastendreirädern eingesetzt. Hier sind die Geschwindigkeiten, mit denen sich die Fahrzeuge bewegen, relativ gering. Für die Beurteilung der Fahrzeugstabilität gibt es eine Daumenregel, bei der man nicht rechen muß. Dazu denkt man sich ein Dreieck, das von den Radaufstandpunkten gebildet wird. Der Schwerpunkt muß sich innerhalb des Dreiecks befinden, wenn man Fahrer und Fahrzeug von oben betrachtet (der Schwerpunkt befindet sich etwa im Bereich des Bauchnabels beim aufrecht stehenden Menschen). Je nach Sitzhaltung und Gewicht des Fahrzeuges kann er sich ein wenig verschieben. Bei großer Zuladung auf einem Lastendreirad kann er sich aber auch deutlicher verlagern. Bei der Drehschemellenkung verändert sich die Fläche beim Kurvenfahren derart, daß sich das Dreireck durch den Lenkeinschag soweit verkleinert, daß im Extremfall der Schwerpunkt nicht mehr im Dreieck liegt und das Fahrverhalten zumindest unsicher wird, wenn Fahrer und Fahrzeug vielleicht auch noch nicht umkippen. In solchen Fällen heißt es abbremsen oder wenn möglich, den Kurvenradius vergrößern (also auch das Dreieck der Radaufstandspunkte). Durch die Verlagerung des Schwerpunktes bei Lastendreirädern mit Drehschemellenkung (z.B. Christiania) nach vorne wird also das Fahrverhalten positiv beeinflußt.

urvenleger --- Bei der Klasse der passiven Kurvenleger (Liegedreiräder - Transportdreiräder) wird eine einfache Drehschemellenkung eingesetzt, bei der die Lenkachse von der Senkrechten um einen bestimmten Winkel schräg gestellt ist, damit beim Lenken eine Neigung von Fahrzeug und Fahrer in die Kurve erreicht wird. Dies geschieht automatisch, ohne daß der Nutzer eine Wahl hätte. Bei aktiven Kurvenlegern kann man die Neigung wählen und Neigungsmechanismus und Lenkung sind voneinander getrennt. Es müssen also zwei Einflußfaktoren auf das Fahrverhalten beherrschen gelernt werden. Bislang gibt es solche Fahrzeuge nicht als Serienmodelle, da der konstruktive Aufwand relativ hoch ist und Hobbydesigner und Tüftler gaben bisher den Ton an. Nun gibt es das Culty, das erste erhältliche Dreirad mit Achsschenkelhecklenkung und Neigungsmöglichkeit. Ein anderes neues Prinzip und eine sehr interessante Entwicklung stammt von Frank Schliewert aus Kehl. Frank Schliewerts Kurvenleger vermeidet diese Problematik der getrennten Lenkungs- und Neigungseinrichtung dadurch, daß mit der ersonnenen Mechanik nur durch die Betätigung der Schrägstelleinrichtung gelenkt werden kann. Aufgrund einer selbsthemmenden Mechanik schwenken die vorderen Laufräder beim Schrägstellen automatisch auf den für den jeweiligen Kurvenradius richtigen Lenkwinkel ein. Lediglich beim langsamen Manövrieren (Schrittgeschwindigkeit) ist ein "normaler" Lenker für die Steuerung verantwortlich.

ifferential --- Dreiräder mit dem Antrieb auf die beiden parallel laufenden Räder (meistens die Hinterräder) benötigen für das Befahren von Kurven ohne unnötigen Reifenverschleiß ein Ausgleichsgetriebe (oder Differential). Dieses Getriebe gleicht die unterschiedlichen Umdrehungen der Laufräder in einer Kurve aus. Das kurvenäußere Rad hat einen größeren Weg zurückzulegen als das kurveninnere. Die zentrale Aufgabe, die unterschiedlichen Umdrehungen auszugleichen, übernehmen die kleinen Ausgleichs-Zahnräder, die auf jeder Seite mit den Zahnrädern der beiden Laufräder verbunden sind. Alle laufen frei im Differentialgehäuse. Dabei sind die Ausgleichs-Zahnräder mit ihrer Achse innen am Gehäuse befestigt und übertragen damit den Kettenzug vom außen am Gehäuse sitzenden Ritzel (oder Ritzelpaket) auf die inneren Ausgleichs-Zahnräder, die die beiden Außenzahnräder treiben. Wenn die beiden Laufräder dieselbe Umdrehung aufweisen, stehen die Ausgleichszahnräder still, während sich das Gehäuse beim Pedalieren dreht, sobald aber ein Laufrad langsamer oder schneller vorwärts strebt (Kurve oder einfach nur Schlangenlinien) drehen sich auch die Ausgleichs-Zahnräder, um die Unterschiede zu nivellieren. Am 5.September 1877 wurde James Starley das Patent für ein Differentialgetriebe gewährt, das er "balance gear" nannte. Er vermochte es als erster erfolgreich dieses Ausgleichsgetriebe im Dreiradbau einzusetzen und schuf damit eine bis dahin ungeahnte Verbesserung der Fahreigenschaften, obwohl es auch seine Tücken hatte. Aber Starley war nicht der erste, der das Differential erfunden hatte. Schon der Franzose Onésime Pecquer hatte ein Patent aus dem Jahr 1828 inne. In Dampfmaschinen wurde ein spezieller Typ schon lange eingesetzt. 2)
1)=Tabellenbuch Kraftfahrzeugtechnik - Verlag Europa Lernmittel - Wuppertal 1987
2)=D. Roberts - Cycling History, myths and queries - Pinkerton Press 1991 - S. 40