-
Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für ein lenkbares Rad, insbesondere ein Vorderrad eines Dreirads. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Radaufhängung für ein motorgetriebenes Dreirad geeignet.
-
Das Vorderrad eines Dreirads ist gefedert mit dem Fahrzeugrahmen verbunden. Bekannt ist hierzu das Vorsehen von Federgabeln, bei denen die Gabelrohre zweistückig und in Längsrichtung ineinander schiebbar ausgebildet sind. Derartige Federgabeln weisen jedoch aufgrund der hohen Elastizität den Nachteil auf, dass die Präzision der Radführung hierdurch beeinträchtigt wird. Aufgrund des ungünstigen Bremsstützwinkels der Federgabel beim Bremsen, ergibt sich ferner ein starkes Einfedern beim Bremsen.
-
Zur Verbesserung der Präzision der Radführung ist die unter der Bezeichnung Telelever von BMW entwickelte Vorderradführung bekannt. Das Grundprinzip dieser Vorderradführung, das in
EP 0 507 088 B1 beschrieben ist, besteht darin, dass die Gabelbrücke der Vorderradgabel über ein in Draufsicht im Wesentlichen dreieckförmiges Abstützelement mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist. Das Abstützelement ist gelenkig mit der Gabelbrücke und schwenkbar mit dem Fahrzeugrahmen verbunden. Das Federelement der Vorderradaufhängung ist zwischen dem Abstützelement und dem Rahmen angeordnet. Die Vorderradgabel weist zwei Teleskopgabelbeine auf, die über einen Lenkervorbau mit dem Lenker verbunden sind. Wenngleich durch die in
EP 0 507 088 B1 beschriebene Radaufhängung die Präzision der Radführung verbessert werden konnte, handelt es sich um eine vergleichsweise schwere Radaufhängung.
-
Ferner ist aus
DE 20 2004 017 869 U1 eine Radaufhängung für ein Vorderrad bekannt. Diese weist ein unteres Lenkelemente-Paar sowie ein oberes Lenkelemente-Paar auf. Die Lenkelemente-Paare sind jeweils mit dem Fahrzeugrahmen und einem das Rad tragenden Radträger verbunden. Das untere Lenkelemente-Paar weist bezogen auf eine Rahmenmittelebene einen linkes und ein rechtes Lenkelement auf, das jeweils mit unteren Enden der beiden Gabelrohre verbunden ist. Ein oberes Lenkelemente-Paar ist über ein gemeinsames Gelenk mittig mit der Gabelbrücke verbunden. Mit einer derartigen Radaufhängung kann beim Lenken nur ein sehr geringer Sturz realisiert werden.
-
Aus
GB 1 319 703 A ist eine Radaufhängung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radaufhängung für ein lenkbares Rad, insbesondere ein Vorderrad für ein Dreirad zu schaffen mit der die Präzision der Radführung verbessert und insbesondere beim Lenken ein großer Sturz realisierbar ist.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
-
Die erfindungsgemäße Radaufhängung weist einen rad-, insbesondere einen vorderradtragenden Radträger auf. Der Radträger weist hierbei ein, insbesondere zwei, Gabelrohre auf, die die Raddrehachse tragen und vorzugsweise über eine Gabelbrücke miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist der Radträger mit einem unteren sowie mit einem oberen Lenkelemente-Paar verbunden. Die beiden Lenkelemente-Paare sind jeweils mit dem Radträger mittelbar oder unmittelbar und auch mit einem Fahrzeugrahmen mittelbar oder unmittelbar verbunden. Durch die beiden Lenkelemente-Paare, die vorzugsweise sowohl mit dem Radträger als auch mit dem Fahrzeugrahmen gelenkig verbunden sind, ist die Lage des Radträgers relativ zum Fahrzeugrahmen definiert. Insbesondere erfolgt durch die zwei Lenkelemente-Paare eine definierte und präzise Raderhebung und -lenkbewegung.
-
Erfindungsgemäß ist das obere Lenkelement-Paar derart ausgebildet, dass sich die beiden Lenkelemente kreuzen. Bezogen auf eine Fahrzeuglängsmittelebene verläuft eines der beiden Lenkelemente von einer linken Seite des Fahrzeugrahmens zu einer rechten Seite des Radträgers. Das andere Lenkelement verläuft entsprechend von einer rechten Seite des Fahrzeugrahmens zu einer linken Seite des Radträgers. Durch derartig gekreuzte Lenkelemente des oberen Lenkelemente-Paars kann beim Lenken ein großer Sturz realisiert werden. Hierdurch sind die Fahreigenschaften des Fahrzeugs, insbesondere beim Lenken in der Kurve deutlich verbessert. Die Rad- bzw. Fahrzeuglängsmittelebene ist hierbei diejenige Ebene, die durch die Mitte des Rades durchläuft.
-
Die beiden Lenkelemente des oberen Lenkelemente-Paars sind vorzugsweise über Gelenke mit dem Fahrzeugrahmen sowie dem Radträger verbunden. Vorzugsweise sind auch die beiden Lenkelemente des unteren Lenkelemente-Paars gelenkig mit dem Fahrzeugrahmen und dem Radträger verbunden. Besonders bevorzugt ist es, dass die beiden Lenkelemente des oberen Lenkelemente-Paars rahmenseitig einen größeren horizontalen Abstand aufweisen als radträgerseitig. Die beiden rahmenseitigen Gelenke des oberen Lenkelemente-Paars sind somit in einem horizontal größeren Abstand zueinander angeordnet als die beiden radträgerseitigen Gelenke des oberen Lenkelemente-Paars. Hierdurch erfolgt ein Kreuzen der beiden Lenkelemente nahe des Radträgers. Insbesondere erfolgt das Kreuzen der beiden Lenkelemente in einer vorderen Hälfte in Fahrtrichtung, insbesondere einem vorderen Drittel zwischen dem Fahrzeugrahmen und dem Radträger. Hierdurch kann eine weitere Verbesserung der Fahreigenschaften realisiert werden.
-
Vorzugsweise ist jeweils ein Lenkelement des unteren Lenkelemente-Paare bezogen auf eine Rad- bzw. Fahrzeuglängsmittelebene in Fahrtrichtung links und das andere in Fahrtrichtung rechts angeordnet. Durch eine derartige, insbesondere zur Fahrzeuglängsmittelebene symmetrische, Anordnung der beiden Lenkelemente des unteren Lenkelemente-Paars kann die Präzision der Radführung weiter verbessert werden.
-
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das untere Lenkelemente-Paar unterhalb der von dem Radträger getragenen Raddrehachse, d. h. zwischen der Raddrehachse und der Fahrbahn angeordnet. Bei einer Ausgestaltung des Radträgers durch zwei über eine Gabelbrücke miteinander verbundene Gabelrohre weisen die Gabelrohre hierbei vorzugsweise einen sich nach unten, d. h. in Richtung der Fahrbahn erstreckenden Ansatz auf, mit dem jeweils eines der beiden unteren Lenkelemente verbunden ist. Der Ansatz kann einstückig mit dem entsprechenden Gabelrohr ausgebildet oder steif mit dem Gabelrohr verbunden sein.
-
Die beiden Lenkelemente des oberen Lenkelemente-Paares können seitlich neben dem Rad, d. h. innerhalb des Radkreises mit dem Radträger verbunden sein. Ferner ist es möglich, die beiden oberen Lenkelemente oberhalb des Rades, insbesondere mit der Gabelbrücke, zu verbinden.
-
Durch das Vorsehen von vier Lenkelementen, kann eine steife und präzise Verbindung des Radträgers mit dem Fahrzeugrahmen in Längsrichtung erfolgen. Auch in Querrichtung kann je nach Anordnung der Lenkelemente eine hohe Steifheit erzielt werden. Dies kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass die beiden Lenkelemente des unteren Lenkelemente-Paares in einem Winkel zur Fahrzeuglängsmittelebene angeordnet sind. Ausgehend von dem Radträger vergrößert sich hierbei der Abstand der beiden Lenkelemente des unteren Lenkelemente-Paares. Je größer der Winkel zwischen den beiden Lenkelemente-Paaren ist, desto größer ist die erzielbare Steifheit in Querrichtung.
-
Beim Dreirad ist eine symmetrische Anordnung der Lenkelemente um die Fahrzeuglängsmittelebene bevorzugt. Beispielsweise kann es jedoch bei Motorrädern mit Beiwagen vorteilhaft sein, dass die Lenkelemente eines Lenkelemente-Paars unsymmetrisch angeordnet sind, d. h. bezogen auf die Fahrzeugmittelebene unterschiedliche Winkel aufweisen. Durch eine entsprechende asymmetrische Anordnung der Lenkelemente unterscheidet sich die Radstellung bei einer Links- gegenüber einer Rechtslenkung. Hierdurch kann dem asymmetrischen Aufbau eines Motorrads mit Beiwagen hinsichtlich des Lenkverhaltens entgegengewirkt werden.
-
Die Lenkbewegung wird vom Lenker über den Radträger auf das Vorderrad übertragen. Dabei steht die Lenkachse der erfindungsgemäßen Radaufhängung nicht fest relativ zum Rahmen, sondern ändert sich sowohl bei der Raderhebung als auch bei der Lenkbewegung. Bei der reinen Raderhebung ändert sich dabei die Lenkachse nur in der Fahrzeuglängsmittelebene und verursacht daher keine Querbewegung oder Sturzänderung des Rades. Bei der Lenkbewegung kann dagegen im Vergleich zu anderen Radaufhängungen der Radsturzwinkel und der Radaufstandspunkt verändert werden.
-
Die Lenkbewegung erfolgt erfindungsgemäß indem ein am Fahrzeugrahmen schwenkbar gehaltener Lenker über einen Lenkmechanismus, wie eine Kardanwelle oder ein Scherenlenker, mit dem Radträger verbunden ist. Für die unsymmetrische Anordnung der Lenkelemente-Paare kann auch eine Spurstange vorteilhaft sein, die bei Raderhebung eine Lenkwinkeländerung verursacht, ohne dass der Fahrer den Lenker selber lenken muss. Hierdurch kann das Lenkverhalten des Motorrads mit Beiwagen noch weiter beeinflusst werden.
-
Bei den erfindungsgemäß vorgesehenen sich kreuzenden oberen Lenkelementen ist erfindungsgemäß ein speziell ausgebildeter Lenkmechanismus vorzusehen. Ein derartiger Lenkmechanismus weist ein Lenkelemente-Paar und ein Schwingenelement auf. Hierdurch kann der beim Lenken auftretende bevorzugte große Sturz realisiert werden. Das Schwingenelement weist vorzugsweise eine erste sowie eine zweite Achse auf, die vorzugsweise bei Geradeausfahrt horizontal verlaufen. Die erste Achse ist hierbei mit dem Lenker und die zweite Achse mit dem Lenkelemente-Paar verbunden. Vorzugsweise sind die beiden Achsen des Schwingenelements zueinander parallel. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das Lenkelemente-Paar zwei Lenkelemente aufweist, die in einer Ebene angeordnet sind. Die beiden Lenkelemente sind vorzugsweise jeweils gelenkig mit dem Radträger bzw. der Gabelbrücke des Radträgers verbunden, wobei insbesondere Kugelgelenke vorgesehen sind. Auch die Verbindung der beiden Lenkelemente mit der zweiten Achse des Schwingenelements erfolgt in bevorzugter Ausführungsform gelenkig, insbesondere über Kugelgelenke.
-
Die Federung des Vorderrades bzw. des Radträgers kann durch Integration eines entsprechenden Federelements in den Lenkmechanismus erfolgen. Ferner ist es möglich, zusätzliche oder, anstelle eines derartig in den Lenkmechanismus integrierten Federelements, ein oder mehrere Federelemente vorzusehen, die mit den Lenkelementen verbunden, d. h. jeweils zwischen einem Lenkelement und dem Fahrzeugrahmen angeordnet sind.
-
Durch das erfindungsgemäße Vorsehen von vier Lenkelementen, die insbesondere wie vorstehend ausgeführt angeordnet sind, kann eine äußerst präzise Radführung realisiert werden. Aufgrund der vorzugsweise steifen und in ihrer Länge unveränderbaren Lenkelemente kann eine gute Steifheit in Längsrichtung und bei insbesondere unter einem Winkel zur Fahrzeuglängsmittelebene angeordneten Lenkelementen auch eine gute Steifheit quer zur Längsrichtung erzielt werden.
-
Aus Gründen des Fahrkomforts ist eine Elastizität des Mechanismus denkbar. Diese wird vorzugsweise durch eine elastische Verbindung der zwei oder vier Lenkelementen mit dem Fahrzeugrahmen verwirklicht.
-
Des Weiteren ist durch das Vorsehen von zwei Lenkelemente-Paaren eine Verringerung des beim Bremsen auftretenden Nickwinkels realisiert. Dies liegt im Wesentlichen darin begründet, dass der Nickwinkel im Wesentlichen von einem Abstand zwischen dem Schwerpunkt der gefederten Massen und dem Momentanpol – dargestellt in der Fahrzeuglängsmittelebene – bestimmt ist. Bei einem herkömmlich gefederten Vorderrad über Teleskopgabeln liegt der Momentanpol deutlich außerhalb des Fahrzeugrahmens unter der Fahrbahn. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von zwei Lenkelemente-Paaren zur Führung des Radträgers erfolgt ein Verlagern des Momentanpols derart, dass der Abstand zwischen dem Schwerpunkt der zu federnden Massen und dem Momentanpol deutlich verringert ist. Insbesondere erfolgt ein Verlagern des Momentanpols in einem Bereich innerhalb des Fahrzeugrahmens.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Prinzipskizze näher erläutert.
-
Die Figur zeigt eine Prinzipskizze einer bevorzugten Ausführungsform der Radaufhängung.
-
Bei der in der Figur schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radaufhängung ist ein Vorderrad 10 mittels einer Raddrehachse 12 in einem Radträger 14 drehbar gehalten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Radträger 14 zwei über eine Gabelbrücke 16 fest miteinander verbundene Gabelrohre 18 auf, die jeweils seitlich neben dem Vorderrad 10 angeordnet sind. Hierbei sind im dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Gabelrohre 18 bezogen auf eine Fahrtrichtung 20 hinter der Raddrehachse 12 angeordnet, wobei die Raddrehachse über Verbindungselemente 22 gehalten ist.
-
Der Radträger 14 ist mit dem Fahrzeugrahmen 24 über ein unteres Lenkelemente-Paar 26 sowie ein oberes Lenkelemente-Paar 28 verbunden. Die einzelnen Lenkelemente 26, 28 der Lenkelemente-Paare sind jeweils über Gelenke 23, 25 bzw. 27, 29 gelenkig mit dem Radträger 14 sowie dem Fahrzeugrahmen 24 verbunden. Die Gelenke 23, 25, 27, 29 sind schematisch durch Kreise dargestellt.
-
Das Lenken des Vorderrades 10 erfolgt über einen Lenker 30, der im Fahrzeugrahmen 24 schwenkbar gehalten ist. Der Lenker 30 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Lenkmechanismus 32 mit der Gabelbrücke 16 des Radträgers 14 verbunden. Zur Federung des Vorderrades 10 kann eine (nicht dargestellte) Federung in den Lenkmechanismus 32 integriert sein und/oder Federelemente, die ebenfalls nicht dargestellt sind, zwischen den einzelnen Lenkelementen 26, 28 und dem Fahrzeugrahmen 24 angeordnet sein.
-
In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel sind sämtliche Lenkelemente 26, 28 symmetrisch zu einer Fahrzeuglängsmittelebene angeordnet. Die unteren Lenkelemente 26 weisen zu dieser Fahrzeuglängsmittelebene einen Winkel auf, so dass sich der Abstand zweier Lenkelemente 26 des unteren Lenkelemente-Paars in Richtung des Fahrzeugrahmens 24 vergrößert. Ferner sind die unteren Lenkelemente 26 unterhalb der Raddrehachse 12 mit den Gabelrohren 18 verbunden. Hierzu weisen diese einen über die Verbindungselemente 22 hinausgehenden Ansatz auf.
-
Erfindungsgemäß sind die beiden oberen Lenkelemente 28 derart angeordnet, dass diese sich kreuzen. Um ein Kreuzen der beiden Lenkelemente 28 nahe des Radträgers 14, insbesondere nahe der Gabelbrücke 16 zu realisieren, weisen die beiden rahmenseitigen Gelenke 29 einen größeren horizontalen Abstand als die beiden radträgerseitigen Gelenke 27 auf.
-
Zur Verwirklichung eines beim Lenken großen Sturzes ist der Lenkmechanismus vorzugsweise derart ausgebildet, dass er ein Schwingenelement 34 sowie ein Lenkelemente-Paar 36 umfasst. Das Schwingenelement 34 weist eine erste bei Geradeausfahrt horizontal angeordnete Achse 38 auf. Zu der Achse 38 parallel verläuft eine zweite Achse 40. Mit der zweiten Achse 40 sind über Kugelgelenke 42 die beiden Lenkelemente 36 verbunden. Die gegenüberliegenden Enden der Lenkelemente 36 sind wiederum über Kugelgelenke 44 mit dem Radträger verbunden. Hierbei erfolgt die Verbindung vorzugsweise über ein starr mit der Gabelbrücke 16 verbundenes Zwischenelement 46.
-
Das Lenkelemente-Paar 36 ist bei Geradeausfahrt in einer geneigten Ebene angeordnet. Vorzugsweise erfolgt die Neigung in Fahrtrichtung, ausgehend von dem Schwingenelement 34 fallend.
