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Die
Erfindung betrifft Verbesserungen im Fahrzeugrahmen eines Kraftrads,
wie er aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 62-238180 bekannt ist.
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Bei
diesem herkömmlichen
Fahrzeugrahmen, gemäß der dortigen 2 und 3, besitzt der Rahmen 2 ein
Paar rechter und linker Hauptrohre 202, 202, die
von einem Kopfrohr 201 nach unten und hinten abstehen (die
hierin zitierten Bezugszahlen beziehen sich auf die obige Schrift),
rechte und linke untere Elemente 208, 208, die
vom Hinterende der Hauptrohre 202, 202 abstehen,
und Heckgabelgelenke 208a, 208a, die an rechten
und linken unteren Elementen 208, 208 vorgesehen
sind.
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Der
Rahmen 2 umfasst ein Schrägrohr 211, das von
dem Kopfrohr 201 nach unten absteht, zwei vordere und hintere
Querelemente 203, 205 zwischen den rechten und
linken Hauptrohren 202, 202, sowie ein Querelement 209 zwischen
den rechten und linken unteren Elementen 208, 208.
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Gemäß den 1 und 2 der oben genannten Schrift ist ein
Motor an den rechten und linken Hauptrohren 202, 202,
den rechten unteren Elementen 208, 208 und dem
Schrägrohr 211 angebracht. Das
Vorderende der Heckgabel 10 (entsprechend der Hinterradschwinge)
ist vertikal schwenkbar angebracht.
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Ein
auf das Hinterrad 6 wirkender Rückschlag von der Straße wird
auf die rechten und linken Hauptrohre 202, 202 durch
die Heckgabel 10, die Heckgabelgelenke 208a, 208a und
die unteren Elemente 208, 208 über Allgemein ist der vordere Halbabschnitt
des Rahmens, der aus dem Kopfrohr 201, den rechten und
linken Hauptrohren 202, 202 und den zwei vorderen
und hinteren Querelementen 203 und 205 zusammengesetzt
ist, ziemlich steif. Der vordere Halbabschnitt des Rahmens bildet
einen Hauptkörperabschnitt
des Rahmens, der das Gewicht des daran aufgehängten Motors sowie eines daran
angebrachten Kraftstofftanks 4 und Sitzes 5 aufnimmt
und während
der Fahrt Rückschläge von der
Straßenoberfläche aufnimmt.
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Hierbei
hat auch der hintere Halbabschnitt (Heckgabelabschnitt) des Rahmens,
der die Heckgabel 10, die unteren Elemente 208, 208,
die Heckgabel-Schwenkabschnitte 208a, 208a und
das Querelement 109 umfasst, ebenfalls die notwendige Steifigkeit.
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Während Kurvenfahrt
oder Schräglage
wirkt eine Horizontalkraft auf den Rahmen 2 des Kraftrads. Wenn
man die Fahreigenschaften des Kraftrads berücksichtigt, ist es erwünscht, dass
der Rahmen 2 in Bezug auf die Querlast einen gewissen Flexibilitätsgrad hat.
Es ist daher üblich,
bei jedem Fahrzeugmodell die Steifigkeit (Verbindungssteifigkeit)
des Abschnitts, wo der vordere Halbabschnitt des Rahmens mit dem
hinteren Halbabschnitt des Rahmens verbunden ist, auf einen optimalen
Wert zu legen.
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Beim
Stand der Technik sind daher die linken und rechten unteren Elemente 208, 208 über die rechten
und linken Hauptrohre 202, 202 miteinander verbunden.
Um die Verbindungssteifigkeit festzulegen, wird es notwendig, die
Steifigkeit des vorderen Halbabschnitts des Rahmens und die Steifigkeit
des hinteren Halbabschnitts des Rahmens zu ändern. Daher ist es nicht einfach,
die Verbindungssteifigkeit entsprechend dem Fahrzeugmodell richtig
festzulegen.
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Aus
der US-A-4 706 774 ist eine Rahmenstruktur nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1 bekannt. Dort besteht der Mittelrahmen aus zwei mit seitlichem
Abstand angeordneten Elementen, die über das Querelement miteinander
verbunden sind.
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Die
EP 0 826 548 A2 zeigt
einen Einschleifen-Rahmen eines Kraftrads mit einem einzigen zentralen
Hauptrahmen, an dessen nach unten geneigtem Hinterende die Hinterradschwinge
und der Motor gelagert sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen Kraftradrahmen anzugeben, dessen
vorderer Halbabschnitt und hinterer Halbabschnitt jeweils eine hohe
Steifigkeit besitzen und bei dem sich die Verbindungssteifigkeit
zwischen dem hinteren Halbabschnitt und dem vorderen Halbabschnitt
leicht festlegen lässt.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird eine Fahrzeugrahmenstruktur eines Kraftrads nach
Anspruch 1 vorgeschlagen.
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Der
vordere Halbabschnitt des Rahmens mit dem Kopfrohr, dem linken und
rechten Hauptrahmen und dem unteren Querelement hat eine hohe Steifigkeit.
Der hintere Halbabschnitt des Rahmens, bestehend aus dem Mittelrahmen,
dem Schwenkarmgelenk und der an diesem Gelenk anzubringenden Hinterradschwinge
hat ebenfalls die erforderliche Steifigkeit. Hierbei ist es möglich, die
richtige Verbindungssteifigkeit des hinteren Halbabschnitts des
Rahmens in Bezug auf den vorderen Halbabschnitt des Rahmens festzulegen.
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Übrigens
ist es möglich,
bei hohem Grad an Konstruktionsfreiheit die optimale Verbindungssteifigkeit
des hinteren Halbabschnitts des Rahmens in Bezug auf den vorderen
Halbabschnitt des Rahmens bei jedem Fahrzeugmodell einfach festzulegen,
indem man lediglich die Steifigkeit des nur einen Mittelrahmens ändert.
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Die
Erfindung wird nun in Ausführungsbeispielen
anhand der beigefügten
Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
linke Seitenansicht eines Kraftrads;
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2 eine
linke Seitenansicht eines Fahrzeugrahmens;
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3 eine
Ansicht aus Richtung des Pfeils 3 von 2;
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4 eine
Heckansicht des Fahrzeugrahmens;
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5 eine
Explosions-Rückansicht
des Fahrzeugrahmens; und
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6 eine schematische Ansichten von Fahrzeugrahmen.
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Die
hierin benutzten Begriffe "vorne", "hinten", "links", "rechts", "oben" und "unten" beziehen sich auf
die Orientierung in Bezug auf den Fahrer. In den Zeichnungen bezeichnet
Fr die Vorderseite, Rr die Hinterseite, L die linke Seite, R die
rechte Seite und CL die Mittellinie des Fahrzeugrahmens (die Mitte
der Fahrzeugbreite). Die Zeichnungen sollten in Richtung der Bezugzahlen
betrachtet werden.
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1 ist
die linke Seitenansicht eines Kraftrads dieser Ausführung.
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Das
Kraftrad 10 umfasst als Hauptkomponenten einen Fahrzeugrahmen 11,
eine Frontgabel 13, die an einem Kopfrohr 12 des
Fahrzeugrahmens 11 angebracht ist, eine Lenkstange 14,
die mit dem Oberteil der Frontgabel 13 verbunden ist, ein
Vorderrad 15, das am Unterteil der Frontgabel 13 angebracht
ist, eine Antriebseinheit 16 (eine Anordnung eines Motors 17 an
der Vorderseite und eines Getriebes 18 an der Rückseite),
die an dem vorderen unteren Teil des Fahrzeugrahmens 11 angebracht
ist, eine Hinterradschwinge 21, die an einem Gelenkrohr 19 angebracht
ist, das an einem hinteren unteren Teil des Fahrzeugrahmens 11 vorgesehen
ist, ein Hinterrad 22, das an der Hinterradschwinge 21 angebracht ist,
ein hinteres Federbein 23, das die Hinterradschwinge 21 am
hinteren oberen Teil des Fahreugrahmens 11 federnd abstützt, sowie
einen Sitz 25, der an dem hinteren oberen Teil des Fahrzeugrahmens 11 über einer
Sitzschiene 24 angebracht ist. Das Hinterrad 22 wird
durch die Antriebskraft der Antriebseinheit 16 durch eine
Antriebskette 26 angetrieben.
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Der
Motor 17 ist ein nach vorne und oben geneigter, wassergekühlter Vierzylindermotor,
dessen Gehäuse
auch als Getriebegehäuse
dient.
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In
den Zeichnungen bezeichnet 31 eine Instrumentenanordnung, 32 einen
Scheinwerfer, 33 ein vorderes Schutzblech, 34 einen
Kraftstofftank, 35 einen Luftfilter, 36 einen
Vergaser, 37 einen Kühler, 38 ein
Abgasrohr, 39 einen Schalldämpfer, 41 eine Seitenabdeckung, 42 eine
Fußrastenhalterung, 43 eine Fahrerfußraste, 44 eine
Beifahrerfußraste, 45 einen Hauptständer, 46 eine
Heckleuchte, 47 eine hintere Abdeckung und 48 ein
hinteres Schutzblech.
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2 zeigt
in linker Seitenansicht den Fahrzeugrahmen dieser Ausführung.
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Der
Rahmen 11 ist ein in Seitenansicht angenähert umgekehrt
L-förmiger
Rahmen und umfasst als Hauptkomponenten das Kopfrohr 12,
ein Paar rechter und linker Hauptrahmen 51, 51 (in
dieser Zeichnung ist nur ein Hauptrahmen dieser Seite gezeigt),
die vom Kopfrohr 12 nach hinten abstehen, ein Querelement 52,
das sich in dem unteren Teil (nachfolgend als das untere Querelement 52 bezeichnet) zwischen
den Hinterenden der rechten und linken Hauptrahmen 51, 51 befindet,
einen Mittelrahmen 53, der sich unter dem unteren Querelement 52 befindet,
sowie einen unteren Motorlagerträger 54,
der mit dem Unterende des Mittelrahmens 53 verbunden ist.
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Insbesondere
umfasst der Hauptrahmen 51 einen aus einem Rechteckrohr
hergestellten vorderen Rahmenabschnitt 51F, der am Vorderende
mit dem Kopfrohr 12 verbunden ist, und einen hinteren Rahmenabschnitt 51R,
der mit dem Hinterende des vorderen Rahmenabschnitts 51F verbunden
ist.
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Die
rechten und linken vorderen Rahmenabschnitte 51F, 51F sind
an der Unterseite mit Aufhängerabschnitten 61, 61 verbunden
und an der Oberseite mit überhängenden
Abschnitte 62, 62, die sich in dem oberen Teil
der rechten und linken hinteren Rahmenabschnitte 51R, 51R befinden.
Zwischen diesen überhängenden
Abschnitten 62, 62 ist ein Querelement 63 vorgesehen
(nachfolgend als das obere Querelement 63 bezeichnet).
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Das
Kopfrohr 12 und der hintere Rahmenabschnitt 51R sind
beispielsweise Aluminiumgussteile, und der vordere Rahmenabschnitt 51F und
die oberen und unteren Querelemente 63 und 52 sind
beispielsweise extrusionsgeformte Teile aus einem Aluminiumrechteckrohr.
Diese Elemente sind hier durch Schweißung miteinander verbunden.
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Der
Mittelrahmen 53 ist mit einem Schwenkarm Gelenkrohr 19 verbunden,
an dem das Vorderende der Hinterradschwinge 21 (strichpunktiert
dargestellt) vertikalschwenkbar gelagert ist.
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Der
vordere Halbabschnitt 91 des Rahmens, der das Kopfrohr 12,
die rechten und linken Rahmen 51, 51 und das untere
Querelement 52 umfasst, hat eine sehr hohe Steifigkeit.
Der hintere Halbabschnitt 92 des Rahmens, der den Mittelrahmen 53,
das an dem Mittelrahmen 53 vorgesehene Gelenkrohr 19 und
die am Gelenkrohr 19 gelagerte Hinterradschwinge 21 umfasst,
hat ebenfalls die erforderliche hohe Steifigkeit.
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Ferner
zeigt diese Zeichnung die folgenden Punkte (1) bis (3):
- (1) Die strichpunktiert dargestellte Antriebseinheit 9 ist
an dem Aufhängerabschnitt 61,
dem Aufhängerabschnitt 64 des
hinteren Rahmenab schnitts 51R und dem Aufhängerabschnitt 65 des
unteren Motorlagerträgers 54 angebracht.
- (2) Der obere Endabschnitt des hinteren Federbeins 23 ist
vertikal schwenkbar an dem oberen Querelement 63 angebracht.
Ferner ist die strichpunktiert gezeigte Hinterradschwinge 21 ebenfalls
vertikal schwenkbar an dem unteren Endabschnitt des hinteren Federbeins 23 angebracht.
- (3) Die strichpunktiert gezeigte Sitzschiene 24 ist an
den hinteren Trägern 66 und 67 des
hinteren Rahmenabschnitts 51R angebracht.
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3 ist
eine Perspektivansicht aus Richtung des Pfeils 3 in 2 und
zeigt, dass (1) die oberen und unteren Querelemente 63 und 52 zwischen den
Hinterenden des Paars linker und rechter Hauptrahmen 51, 51 angebracht
sind, (2) der Mittelrahmen 53 auf der Fahrzeugrahmenmittellinie
CL angeordnet ist und (3) der Mittelrahmen 53 in Draufsicht
gesehen ein breites Rechteckrohr ist.
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4 ist
eine Rückansicht
des Fahrzeugrahmens dieser Ausführung.
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Die
rechten und linken hinteren Rahmenabschnitte 51R, 51R besitzen
einander gegenüberliegende
Vertiefungen 71, 71, in denen beide Enden des
unteren Querelements 52 sitzen und damit verbunden sind.
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Das
untere Querelement 52 hat eine derartige Konfiguration,
dass das Oberende des Mittelrahmens 53 mit dem unteren
Querelement 52 verbunden ist, und der Eckabschnitt, der
somit mit dem Mittelrahmen 53 verbunden ist, mit rechten
und linken Knotenstücken 72, 72 verstärkt ist.
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Der
Mittelrahmen 53 ist am Unterende in die Sitzvertiefung 73 des
unteren Trägers 54 eingesetzt, und
ferner ist das Gelenkrohr 19 seitlich eingesetzt und am
Mittelpunkt der Längsrichtung
(am Mittelpunkt der Höhe) damit
verbunden. Am Gelenkrohr 19 sind die rechten und linken
vorderen Abschnitte 21a, 21a der Hinterradschwinge 21 durch
eine Schwenkwelle 74 angebracht.
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Der
untere Träger 54 umfasst
die rechten und linken Fußrastenträger 42, 42,
die durch Bolzen 82, 82 an der Seite der rechten
und linken oberen Trägerabschnitte 81, 81 angebracht
sind. Der Hauptständer 45 ist
ebenfalls durch einen Bolzen 84 an den rechten und linken
unteren Trägerabschnitten 83, 83 angebracht.
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Der
Mittelrahmen 53 ist ein einziges vertikal langgestrecktes
Rahmenelement, das entlang der Fahrzeugrahmenmittellinie CL angeordnet
ist, um hierdurch das untere Querelement 52 mit dem unteren
Träger 54 zu
verbinden. Die Breite W1 des Mittelrahmens 53 ist von hinten
gesehen kleiner als sowohl die Länge
des unteren Querelements 52 als auch die Breite des unteren
Trägers 54.
Im Ergebnis ist die Breite W1 des Mittelrahmens 53 kleiner
als die Breite W2 zwischen den rechten und linken oberen Trägerabschnitten 81, 81.
Die Breite W3 des Vorderteils der Hinterradschwinge 21,
der am Gelenkrohr 19 angebracht ist, ist ebenfalls kleiner
als die Breite W2. Der so konfigurierte Mittelrahmen 53 ist
an beiden Seiten der rechten und linken oberen Trägerabschnitte 81, 81 angebracht.
Der Abstand zwischen den Fußrastenträgern 42, 42,
die an beiden Seiten der rechten und linken oberen Trägerabschnitte 81, 81 angebracht
sind, ist gleich der Breite W2. Ferner verlaufen, in Rückansicht
dieser Zeichnung, die rechten und linken Seitenabdeckungen 41, 41 außerhalb
der rechten und linken oberen Trägerabschnitte 81, 81.
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Die
rechten und linken Seitenabdeckungen 41, 41 und
die rechten und linken Fußrastenträger 42, 42 bedecken
daher das Gelenkrohr 19 an beiden rechten und linken Seiten
der Vorderabschnitte 21a, 21a des Hinterradschwinges 21,
um hierdurch diese Abschnitte von außen her zu verdecken und daher das
Aussehen des Fahrzeugs zu verbessern. Dies ist auch deutlich in 2 zu
erkennen.
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5 ist
eine Explosions-Rückansicht
des Fahrzeugrahmens dieser Ausführung
und zeigt die Beziehung zwischen den rechten und linken hinteren Rahmenabschnitten 51R, 51R,
den unteren und oberen Querelementen 52 und 63,
dem Mittelrahmen 53, dem unteren Träger 54 sowie dem Gelenkrohr 19.
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Der
Montageprozess des hinteren Abschnitts des Fahrzeugrahmens 11 ist
wie folgt. Anzumerken ist, dass dieser Prozess nur zum leichteren Verständnis der
oben beschriebenen Konfiguration erläutert wird, jedoch nicht hierauf
beschränkt
ist.
- (1) Beide Enden des unteren Querelements 52 werden
in die Vertiefung 71, 71 der rechten und linken
hinteren Rahmenabschnitte 51R, 51R eingesetzt
und dort verschweißt.
- (2) Anschließend
wird das obere Querelement 63 angeschweißt, wobei
seine beiden Enden zwischen den rechten und linken überhängenden
Abschnitten 62, 62 sitzen.
- (3) Anschließend
werden das Oberende des Mittelrahmens 53 und die rechten
und linken Knotenstücke 72, 72 an
das untere Querelement 52 angeschweißt.
- (4) Schließlich
wird das Unterende des Mittelrahmens 53 in die Vertiefung 73 des
unteren Trägers 54 eingesetzt
und dort verschweißt,
um hierdurch den Prozess abzuschließen.
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Die 6b und 6c sind
schematische Ansichten dieses Fahrzeugrahmens.
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6a ist ein Vergleichsbeispiel
einer schematischen Rahmenstruktur eines herkömmlichen Fahrzeugrahmens (gemäß der japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 62-238180, jedoch anderen Bezugszahlen
und Bezeichnungen als dort).
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Im
Vergleichsbeispiel umfasst der Fahrzeugrahmen 100 ein Paar
rechter und linker Hauptrahmen 102, 102, die sich
von dem Kopfrohr 101 nach hinten (zu dieser Seite in der
Zeichnung) erstrecken, rechte und linke untere Elemente 103, 103,
die sich von dem Hinterende der rechten und linken Hauptrahmen 102, 102 nach
unten erstrecken, Gelenkrohre 104, 104, die an
den rechten und linken unteren Elementen 103, 103 vorgesehen
sind, sowie eine nicht dargestellte Hinterradschwinge, die an den
Gelenkrohren 104, 104 angebracht ist. Weil die
rechten und linken unteren Elemente 103, 103 über die
rechten und linken Hauptrahmen 102, 102 miteinander verbunden
sind, kann die Steifigkeit des Fahrzeugrahmens 100 nicht
je nach Fahrzeugmodell auf einen geeigneten Wert festgelegt werden.
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6b zeigt
eine schematische hintere Struktur (Beispiel 1) des erfindungsgemäßen Fahrzeugrahmens.
Um die Verbindungssteifigkeit des hinteren Halbabschnitts 92 des
Rahmens in Bezug auf den vorderen Halbabschnitt 91 des
Rahmens zu reduzieren, ist der Mittelrahmen 53, der eine
geringe Breite W10 und eine geringe Steifigkeit hat, zwischen dem
oberen Querelement 63 bzw. unteren Querelement 52 und
dem unteren Träger 54 angeschlossen, wie
in 6b gezeigt.
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6c zeigt
die schematische hintere Struktur (Beispiel 2) des erfindungsgemäßen Fahrzeugrahmens.
Um die Verbindungssteifigkeit des hinteren Halbrahmenabschnitts 92 des
Rahmens in Bezug auf den vorderen Halbrahmenabschnitt 91 des Rahmens
zu erhöhen,
ist der Mittelrahmen 53, der eine große Breite W20 und große Steifigkeit
hat, zwischen dem unteren Querelement 52 und dem unteren
Träger 54 angeschlossen.
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Mit
der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, wunschgemäß, einfach
und unabhängig die
Steifigkeit zwischen dem vorderen Halbabschnitt 91 und
dem hinteren Halbabschnitt 92 des Rahmens festzulegen. Übrigens
kann die Verbindungssteifigkeit des Mittelrahmens 53 in
Bezug auf den vorderen Halbabschnitt 91 des Rahmens, d.h.
die Verbindungssteifigkeit des Mittelrahmens 53 in Bezug
auf den hinteren Halbabschnitt des Rahmens 92 auf den Optimalwert
gesetzt werden, indem man einfach die Steifigkeit nur des Mittelrahmens 53 ändert, was
die Konstruktionsfreiheit erhöht.
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In
der bevorzugten Ausführung
kann das Gelenkrohr 19 an dem unteren Träger 54 vorgesehen sein.
In diesem Fall umfasst der hintere Halbabschnitt 92 des
Rahmens den Mittelrahmen 53, den unteren Träger 54,
das an dem unteren Träger 54 vorgesehene
Gelenkrohr 19 sowie die an dem Gelenkrohr 19 angebrachte
Hinterradschwinge 21.
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Die
Knotenstücke 72, 72 werden
unter Berücksichtigung
der bewünschten
Verbindungsteifigkeit zwischen dem hinteren Halbabschnitt 92 des Rahmens
und dem vorderen Halbabschnitt 91 des Rahmens gewählt.
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Ein
Fahrzeugrahmen 11 eines Kraftrads umfasst ein Paar rechter
und linker Hauptrahmenelemente 51, 51, die von
dem Kopfrohr 12 nach hinten abstehen, ein unteres Querelement 52,
das zwischen den Hinterenden der rechten und linken Hauptrahmenelemente 51, 51 angebracht
ist, ein einzelnes Mittelrahmenelement 53, das von dem
unteren Querelement 52 nach unten absteht, sowie einen
Motorlagerträger 54,
der mit dem Unterende des Mittelrahmenelements 53 verbunden
ist. Das Mittelrahmenelement 53 ist mit einem Gelenkelement 19 versehen, an
dem die Hinterradschwinge 21 vertikal schwenkbar gelagert
ist. Dies ermöglicht
ein leichtes Festlegen der Verbindungssteifigkeit zwischen dem hinteren
Halbabschnitt des Rahmens und dem vorderen Halbabschnitt des Rahmens.