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Die
Erfindung betrifft einen Lenker für Fahrzeuge, insbesondere für Motorräder und
Fahrräder, mit
einem rohrförmigen,
im Querschnitt kreisrunden, geradegerichteten Mittelteil, zwei rohrförmigen,
im Querschnitt kreisrunden geradegerichteten Außenteilen, deren Mittelachsen
nicht mit einer Mittelachse des Mittelteils zusammenfallen und deren
Außendurchmesser
kleiner ist als der des Mittelteils, und mit zwei das Mittelteil
und die beiden Außenteile
verbindenden hohlen, gebogenen Abschnitten, deren Außendurchmesser
sich vom Mittelteil zu den Außenteilen
hin verjüngen,
wobei die Wandstärken
des Mittelteils und der beiden Außenteile gleich groß sind.
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Aus
der
US 5,117,708 A ist
ein derartiger Lenker bekannt. Diese Lenker sind als Rohre ausgebildet,
und die Querschnittsfläche
dieser Rohre hat an jeder Stelle den gleichen Betrag, so dass die Wandstärke im Mittelteil
am kleinsten und in den Außenteilen
am größten ist.
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Mit
dieser Gestaltung der Wandstärke
wird Material vergeudet und das Gewicht des Lenkers unnötig erhöht, denn
an den Außenteilen
ist das Biegemoment am kleinsten. Außerdem widerspricht die Vergrößerung der
Wanddicke gegenüber
dem stark beanspruchten Mittelteil den theoretischen Erfordernissen,
auch wenn der Außendurchmesser
reduziert ist, da sich die Dimensionierung der Wandstärke an den
Erfordernissen des Mittelteils ausrichten muss.
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Ferner
ist aus der
US 5,257,552
A ein weiterer Lenker bekannt. Bei diesem sind die durch
die Belastung gegebenen Erfordernisse insoweit berücksichtigt,
als die Wandstärke
im Mittelteil am größten ist
und in den Außenteilen
am kleinsten. Nicht berücksichtigt
ist hierbei jedoch, dass der Lenker nicht nur eine Beanspruchung
durch die Biegemomente beim Lenken erfährt, sondern eine weitere Beanspruchung
dadurch, dass er im Mittelteil auf das Fahrzeug geklemmt wird und
die Armaturen, z. B. Bremshebel, Gasgriff, auf die Außenteile
geklemmt werden.
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Wenn
also das Mittelteil in materialsparender Weise so bemessen ist,
dass das Biegemoment und die Klemmkraft aufgenommen werden können, so wird,
wenn die Wandstärke
an den Außenteilen
kleiner ist, diese zwar hinsichtlich der auftretenden Biegemomente
ausreichend bemessen sein, nicht jedoch hinsichtlich der Klemmung.
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Es
besteht somit die Gefahr, dass das Rohr sich im Bereich der Außenteile
verformt und sich somit die Armaturen lösen.
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Diese
Gefahr wird noch dadurch vergrößert, dass
derartige Lenker im Allgemeinen aus Aluminium hergestellt sind,
dessen Elastizitätenmodul
nur etwa ein Drittel desjenigen von Stahl beträgt.
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Aus
der
JP 04-108088 A ist
ein Lenker der eingangs beschriebenen Art bekannt, wobei bei diesem
Lenker die Materialverteilung und die Beanspruchung nicht aneinander
angepasst sind.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lenker vorzuschlagen,
der die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeidet und bei geringstmöglichem
Materialeinsatz sowohl hinsichtlich der Biegebeanspruchung als auch
der Klemmbeanspruchung ausreichend dimensioniert ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Wandstärken
der gebogenen, sich verjüngenden
Abschnitte vom Mittelteil zu den jeweiligen Außenteilen hin zunehmen, und
dass die Wandstärke
der gebogenen, sich verjüngenden
Abschnitte im Bereich eines Übergangs
zum jeweiligen Außenteil
von einer maximalen Wandstärke
auf die Wandstärke
des Außenteils übergeht.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist
darin zu sehen, dass damit einerseits eine ausreichende Stabilität hinsichtlich
der Biegemomente gegeben ist, andererseits auch die Stabilität der geforderten
Klemmbeanspruchung standhält
und außerdem
noch der erfindungsgemäße Lenker
möglichst materialsparend
ausgebildet ist.
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Besonders
vorteilhaft ist es, dass, die Wandstärke der gebogenen, sich verjüngenden
Abschnitte vom Mittelteil zum jeweiligen Außenteil hin zunimmt.
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Diese
Lösung
ist weniger materialsparend als die eine ungefähr gleiche Wandstärke vorsehende
Lösung,
hat jedoch den Vorteil, dass sie besonders günstig herzustellen ist und
dass der geringfügig höhere Materialverbrauch
aufgrund der vom Mittelteil zum jeweiligen Außenteil hin zunehmende Wandstärke durch
die einfache Herstellbarkeit kompensiert wird.
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Um
die erfindungsgemäße, dem
Mittelteil entsprechende Wandstärke
auch im Bereich des Außenteils
zu erhalten, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Wandstärke
der gebogenen, sich verjüngenden
Abschnitte im Bereich eines Übergangs zum
jeweiligen Außenteil
von einer maximalen Wandstärke
auf die Wandstärke
des Außenteils übergeht,
wobei der Übergang
vorzugsweise nicht sprunghaft, sondern in Form eines Auslaufens
der dickeren Wandstärke
des gebogenen Abschnitts in diesem Bereich in die Wandstärke des
Außenteils
erfolgt.
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Dabei
bewirkt die zunehmende Wandstärke in
dem sich verjüngenden
Bereich, dass die Biegeradien des Lenkers, die in diesem Bereich
liegen, sich beim Biegen unempfindlicher verhalten und somit die Gefahr
von Deformationen geringer sind.
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Außerdem wird
durch die Vergrößerung der Wandstärke der
gebogenen, sich verjüngenden
Abschnitte ein verbessertes Federverhalten und eine verbesserte
Anpassung an die Belastung erreicht, da die gebogenen, sich verjüngenden
Abschnitte in den gebogenen Bereichen eine verbesserte Stabilität aufweisen,
während
in den Außenteilen,
in denen aufgrund der Hebelgesetze keine großen Belastungen vorliegen,
aufgrund der dünnen
Wandstärke
Material und Gewicht eingespart werden kann.
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Die
Erfindung betrifft darüber
hinaus noch ein Verfahren zum Herstellen eines Lenkers für Fahrzeuge,
insbesondere Motorräder
und Fahrräder,
mit einem rohrförmigen,
vorzugsweise im Querschnitt kreisrunden Mittelteil, zwei rohrförmigen,
im Querschnitt geraden Außenteilen,
deren Mittelachsen mit der Mittelachse des Mittelteils nicht zusammenfallen und
deren Außendurchmesser
kleiner ist als der des Mittelteils, und zwei das Mittelteil und
die beiden Außenteile
verbindenden hohlen rohrförmigen
gebogenen Abschnitten, deren Außendurchmesser
sich vom Mittelteil zu den Außenteilen
hin verjüngen,
wobei erfindungsgemäß ein hinsichtlich
Durchmesser und Wandstärke
dem Mittelteil entsprechendes Rohr zur Bildung des Mittelteils verwendet
wird, daran anschließend
das Rohr durch Rundkneten oder Rundhämmern zu den sich verjüngenden
Abschnitten mit einer Wandstärke,
die entsprechend der Reduzierung des Außendurchmessers zunimmt, umgeformt wird
und im Anschluss an diese sich verjüngenden Abschnitte die Außenteile
durch Rundkneten oder Rundhämmern
bei einem Materialfluss in axialer Richtung so umgeformt werden,
dass deren Wandstärke
gleich groß ist
wie die Wandstärke
des Mittelteils.
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Besonders
vorteilhaft ist dabei, wenn die Wandstärke im Außenteil durch Einsetzen eines Dorns
beim Rundkneten oder Rundhämmern
definiert wird.
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Die
folgende Beschreibung von Merkmalen und Vorteilen bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung dient zusammen mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung
derselben.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Ansicht eines erfindungsgemäßen Lenkers
in Fahrtrichtung;
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2 eine
Draufsicht auf den Lenker in Richtung des Pfeils A in 1;
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3 einen
Querschnitt längs
Linie I-I in 1;
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4 einen
Querschnitt längs
Linie II-II in 1;
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5 einen
vergrößerten halbseitigen Längsschnitt
durch ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Lenkers
gemäß 1 bis 4 und
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6 eine
schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung des zweiten
Ausführungsbeispiels.
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Ein
als Ganzes mit 10 bezeichneter erfindungsgemäßer Lenker
umfasst ein geradegerichtetes Mittelteil 12 und zwei geradegerichtete
Außenteile 13 und 13', wobei die
Mittelachse 12M des Mittelteils 12 und die Mittelachsen 13M, 13M' der Außenteile 13 und 13' nicht identisch
sind, d. h. vorzugsweise windschief zueinander verlaufen.
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Das
Mittelteil 12 und die beiden Außenteile 13 und 13' sind miteinander
jeweils durch gebogene Abschnitte 14 und 14' des Lenkers
verbunden.
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Das
Mittelteil 12 und die gebogenen Abschnitte 14 und 14' des Lenkers 10 liegen
vorzugsweise in einer Ebene 12E, während das geradegerichtete
Außenteil 13 in
einer Ebene 13E und das geradegerichtete Außenteil 13E' ebenfalls in
einer Ebene 13E' liegt,
die beide mit der Ebene 12E nicht zusammenfallen, sondern
jeweils die Ebene 12E schneiden, wobei insbesondere die
Mittelachsen 13M und 13M' die Ebene 12E durchstoßen.
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Vorzugsweise
schließen
die Ebenen 13E und 13E' denselben Winkel mit der Ebene 12E ein, sind
jedoch in entgegengesetzte Richtungen relativ zu dieser geneigt.
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Der
Lenker 10 ist vorzugsweise symmetrisch zu einer Mittelebene 15 ausgebildet,
welche das Mittelstück 12 mittig
schneidet und sich insbesondere senkrecht zur Mittelachse 12M des
Mittelteils 12 erstreckt.
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Wie
in 3 dargestellt, weist das geradegerichtete Mittelteil 12 ein
im Querschnitt kreisrundes Rohr mit einer Wandstärke S auf, wobei ein Außendurchmesser
DA des Rohres und ein Innendurchmesser DI des Rohres den Durchmessern
zueinander konzentrischer Kreise entsprechen. Beispielsweise beträgt der Außendurchmesser
DA 28 bis 30 mm.
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Die
beiden geradegerichteten Außenteile 13 und 13' werden ebenfalls
von einem Rohr gebildet, dessen Außendurchmesser Da kleiner ist
als der Außendurchmesser
DA des Mittelteils 12, beispielsweise 22 mm.
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Die
Wandstärke
des die Außenteile 13, 13' bildenden Rohres
ist jedoch gleich der Wandstärke des
das Mittelteil 12 bildenden Rohres und beträgt ebenfalls
S, wobei S = Da/2 – Di/2
entspricht.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
des Lenkers gemäß den 1 bis 4,
dargestellt in 5, verjüngt sich der Außendurchmesser
der sich zwischen dem Mittelteil 12 und dem Außenteil 13 jeweils
erstreckenden gebogenen Abschnitte 24, 24' ebenfalls kontinuierlich
wie beim ersten Ausführungsbeispiel, wobei
sich der Außendurchmesser
von einem Außendurchmesser
DA, mit welchem sich der gebogene Abschnitt 24 an das Mittelteil 12 anschließt, auf den
kleineren Außendurchmesser
Da verringert, mit welchem sich der gebogene Abschnitt 24 an
das Außenteil 13 anschließt.
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Dabei ändert sich
jedoch die Wandstärke
im gebogenen Abschnitt 24 von einer Wandstärke W1, welche
ungefähr
der Wandstärke
S entspricht und in unmittelbarem Anschluss an das Mittelteil 12 vorliegt, zu
einer Wandstärke
W2, welche deutlich größer ist als
die Wandstärke
W1, und geht unmittelbar vor einem Übergang in das Außenteil 13 auf
eine Wandstärke
W3 zurück,
welche ungefähr
der Wandstärke S
im Außenteil 13 entspricht.
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Diese
in 5 dargestellte Zunahme der Wandstärke von
dem Wert W1 bis zu W2 und der Rückgang
derselben auf den Wert W3 hängt
mit dem speziellen Herstellungsverfahren des Lenkers gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
zusammen.
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Ein
derartiger Lenker wird vorzugsweise durch ein sogenanntes Rundkneten
oder Rundhämmern
hergestellt, bei welchem, wie in 6 dargestellt,
von einem Rohr ausgegangen wird, dessen Querschnitt und Durchmesser
dem des Mittelteils 12 entspricht. Dieses Rohr wird mittels
eines Werkzeugs 26 im Bereich des späteren gebogenen Abschnitts 24 und
des jeweiligen späteren
Außenteils 13 in
radialer Richtung R beaufschlagt und dadurch so verformt, dass sein
Außendurchmesser
vom Durchmesser DA auf den Durchmesser Da reduziert wird.
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Im
Bereich der Außenteile 13 wird
zur Festlegung der Wandstärke
auf die Wandstärke
S ein Dorn 28 eingeführt,
mit welchem ein Innendurchmesser Di im Bereich des jeweiligen Außenteils 13 definierbar
ist, während
der sich konisch verjüngende Abschnitt 24 während dieses
Rundknetens oder Rundhämmerns
hohl bleibt. Dadurch erfolgt mit zunehmender Verjüngung des
Außendurchmessers des
Abschnitts 24 durch das Rundkneten oder Rundhämmern eine
durch die Reduzierung des Außendurchmessers
bedingte Materialansammlung, welche zu einer der sukzessiv von der
Wandstärke
W1 zur Wandstärke
W2 zunehmenden Wandstärke
führt, während die
Wandstärke
W3 wieder deshalb der Wandstärke
S in dem Abschnitt 24 entspricht, weil der Dorn 28 zur
Festlegung der Wandstärke
im Außenteil 13 eingeführt wurde
und noch mit einem sich vorzugsweise konisch verjüngenden
vorderen Bereich 30 in einen sich an das Außenteil 13 anschließenden Bereich 32 des
Abschnitts 24 hineinragt, so dass der Dorn 28 im
Außenteil 13 und
im Bereich 32 den Innendurchmesser Di definiert. In diesen
vom Dorn 28 erfassten Bereichen des Rohrs erfolgt dann ein
Materialfluss in axialer Richtung weg vom Mittelteil 12.
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Vorzugsweise
wird beim Rundkneten oder Rundhämmern
mittels des Werkzeugs 26, beispielsweise einer Rolle, eine
Relativbewegung zwischen dem zu bearbeitenden Rohr und dem Werkzeug 26 erzeugt,
beispielsweise dergestalt, dass sich die mit einer Kraft in radialer
Richtung auf das Rohr einwirkende Rolle 26 wendelförmig auf
einem Außenumfang
des Rohrs abwälzt
und somit in der radialen Richtung R eine Verringerung des Außendurchmessers
bewirkt.