DE2708285C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufhängung und Lenkung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Aufhängungen und Lenkungen werden insbesondere bei Motor­ rädern, Dreiradfahrzeugen und Motorrollern verwendet, d. h. allge­ mein bei Motorfahrzeugen mit einem einzigen lenkbaren Rad.

Bei einem Motorrad, bei dem das lenkbare Vorderrad federnd aufge­ hängt ist, können gute Steuereigenschaften und eine gute Rich­ tungsstabilität dadurch erhalten werden, daß eine sog. Nabenlen­ kung verwendet wird. Bei dieser ist das lenkbare Rad von einem Kugelgelenk oder Kardangelenk getragen, das im Inneren des dem Rad zugeordneten Lagerkörpers angeordnet ist. Dabei läuft die Lenkachse bei den bekannten Anordnungen durch die Laufachse des Rades; die Lenkachse ist darüber hinaus schräggestellt, z. B. um einen Winkel von 12°, damit eine ausreichende Selbstzentrierung, d. h. ein ausreichender Rücklauf in die Mittenstellung erhalten wird. Bei den bekannten Anordnungen, bei denen die Lenkachse durch die Laufachse des Rades hindurchgeht, läßt sich auch der insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten wich­ tige Vorteil nicht erreichen, daß Lenksäulen und Lenkgabeln ver­ wendet werden können, bei denen die Lenkachse üblicherweise hinter der Laufachse des Rades liegt und die einen Anstellwinkel zur Er­ zeugung des Rücklaufes in die Mittenstellung von größenordnungs­ mäßig 25° aufweisen.

Eine Aufhängung und Lenkung mit den Merkmalen des Ober­ begriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der GB-PS 8 163 bekannt. Beim Gegenstand dieser Veröffentlichung ist die gefederte Lenkgabel oben im Gabellager am Fahrzeugrah­ men schwenkbar gelagert. Ihr unteres Ende ist mit Schrau­ ben am Lagerkörper befestigt, um den die Radnabe dreh­ bar gelagert ist. Die an einem unteren Teil des Rahmens befestigte Lenkeranordnung greift mit einer Stange durch den Lagerkörper. Auf der Stange ist ein Lager vorgese­ hen, das die Lenkachse bildet, um das also das Rad schwenkbar ist. Die Lenkachse schneidet so­ mit die Achse des Lagerkörpers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufhän­ gung und Lenkung der angegebenen Art zu schaffen, die sich durch eine besonders gute Lenkbarkeit, insbesonde­ re bei hohen Geschwindigkeiten, auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einer Aufhängung und Lenkung der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Beim Erfindungsgegenstand weist die Lenkachse somit einen Abstand von der Achse des Lagerkörpers auf, d. h. sie ist gegenüber dieser nach hinten versetzt angeordnet. Damit werden die eingangs geschilderten Nachteile aus­ geräumt, und die erfindungsgemäße Lösung weist die Vor­ teile einer Nabenlenkung auf.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 die seitliche Ansicht eines Motorrades mit einer Aufhängung und Len­ kung für das lenkbare Rad;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil des in Fig. 1 gezeigten Motorrades längs der Linie II-II;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 2;

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Vorderseite des in Fig. 1 gezeigten Motorrades, wobei einige Teile längs der Linie IV-IV von Fig. 1 geschnitten gezeigt sind;

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Teil des Motorrades nach Fig. 1 längs der Linie V-V;

Fig. 6 eine seitliche Ansicht des eingebauten lenk­ baren Rades, in der eine zweite Möglichkeit für die Anordnung des Bremssattels von Schei­ benbremsen gezeigt ist; und

Fig. 7 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungs­ form für das als Drucklager ausgebildete Gabellager, gesehen in seitlicher Richtung.

Das in Fig. 1 gezeigte Motorrad hat einen Fahrzeugrahmen 10, ein Hinterrad 11, das von einer nach hinten verlaufenden, radial auf die Radnabe zu laufenden Lenkeranordnung 12 und Teleskopstreben 13 getragen ist, ein lenkbares Vorderrad 14, eine Lenkgabel 15, eine Lenkstange 16 und eine vordere Lenkeranordnung 17. Die vor­ dere Lenkeranordnung 17 hat die Form eines Radquerlenkers und dient als Schwinge, auf der das Vorderrad gelenkig angeordnet ist, wobei der Drehpunkt des Gelenkes im Inneren des Lagerkörpers für die Radnabe liegt.

Die Aufhängung und Lenkung für das Vorderrad wird nun unter be­ sonderer Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 beschrieben. Eine Rad­ nabe 20 des Vorderrades 14 weist ausreichenden Durchmesser für das Vorsehen einer Nabenlenkung auf. Die Radnabe 20 ist in her­ kömmlicher Weise auf einem in ihr angeordneten, im wesentlichen zylindrischen Lagerkörper 21 drehbar gelagert. Der letztere trägt zwei Kugellager 22, die in axialer Richtung durch verminderten Durchmesser aufweisende Anschlagschultern positioniert sind, die bei den beiden Enden des Kugellagers vorgesehen sind. Der Lager­ körper 21 trägt einen hohlen Vorsprung 23, der eine kreisförmi­ ge Wand bildet und sich zwischen den Kugellagern 22 liegend in radialer Richtung nach außen erstreckt. Der Vorsprung 23 findet unter Spiel im Inneren der Radnabe 20 Aufnahme. In dem Vorsprung 23 finden zwei einander gegenüberliegende Lagerschalen 24, 25 Auf­ nahme, die zusammen eine Lagerpfanne für eine Gelenkkugel (Kugelkopf) 26 bil­ den.

Die Gelenkkugel 26 ist als Kopf eines angeformten Gelenkzapfens 27 ausgebildet, der von einem symmetrischen, die Form eines Doppel­ hakens aufweisenden Lenkerabschnitt 30 der Lenkeranordnung 17 ge­ tragen ist. Dieser Lenkerabschnitt 30 durchsetzt den Lagerkörper 21 unter Spiel und weist zwei symmetrische Lenkerarme 31, 32 auf, die von dem Lagerkörper derart weglaufen, daß das lenkbare Rad in voll eingeschlagener Stellung frei an den Lenkerarmen vorbei­ laufen kann. Unter normalen Fahrtbedingungen laufen die Lenker­ arme in im wesentlichen horizontaler Richtung nach hinten vom Lagerkörper 21 weg. Am hinteren Ende sind die Lenkerarme nach innen gekrümmt und erstrecken sich zu in Abstand angeordneten Lagerstiften 33, die fest mit dem Fahrzeugrahmen 10 verbunden sind. Damit arbeitet die die Form eines Radquerlenkers aufweisende Len­ keranordnung 17 als Schwinge mit radial von der Radnabe weglau­ fenden Armen mit einer rahmenfesten, transversalen, im wesentli­ chen horizontal verlaufenden Schwenkachse. Die die Schwenkachse festlegenden Lagerstifte 33 befinden sich bei voll eingeschlagenem Vorderrad 14 hinter dessen Reifen. Die Lagerstifte 33 durchsetzen gegabelte Enden 34 der Lenkeranordnung 17 sowie mit Flanschen ver­ sehen Hülsen 52. Diese sind ihrerseits in elastischen zylindrischen Puffern 35 angeordnet, die sich wiederum in Bohrungen von am Rah­ men befestigten Schwenklaschen 51 befinden. Der Gelenkzapfen 27 er­ streckt sich zwischen den Lenkerarmen 31 und 32 und legt einen Punkt fest, um den der Lagerkörper 21 zum Lenken des Fahrzeuges verschwenkbar ist. Dieser Punkt legt zusammen mit einem noch ge­ nauer zu beschreibenden Gabellager am oberen Ende der Lenkgabel 15 eine Lenkachse 18 fest. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die letztere von der Nabenachse versetzt, und zwar in Fahrtrich­ tung gesehen nach hinten.

Die Lenkbewegung des Lagerkörpers 21 und des Vorderrades 14 läßt sich durch die Lenkgabel 15 vorgeben, die zugleich die vertikale Führung von Lagerkörper und Vorderrad sowie die Federung des Vorderrades besorgt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist die Lenk­ gabel 15 zwei Teleskopstreben 36 auf, von denen jeweils eine auf einer der Seiten des Vorderrades angeordnet ist. Die unteren En­ den der Teleskopstreben sind mittels Schrauben 37 fest mit dem Lagerkörper 21 verbunden. Die Teleskopstreben 36 verlaufen parallel zueinander, und sie sind mit ihren oberen Enden an einem in transversaler Richtung verlaufenden Joch 38 befestigt, das zugleich auch Befestigungen für die Lenkstange 16 aufweist. Das Joch 38 trägt ein in seiner Mitte angeordnetes Drucklager 39. Das letztere ist durch ein Kugellager gebildet, das im Inneren einer ringförmi­ gen Lageraufnahme 40 aus Gummi angeordnet ist. Die Lageraufnahme 40 weist einen im Fahrzeugrahmen 10 ausgebildeten Kegelsitz 42 auf. Der innere Laufring des Kugellagers ist unter Verwendung eines Bolzens 41 mit dem Joch 38 verbunden, so daß er um die in Fig. 1 gezeigte Lenkachse 18 umlaufen kann. Wie schon ausgeführt, läuft die Lenkachse 18 zugleich durch den Mittelpunkt der im Inne­ ren des Lagerkörpers 21 angeordneten Gelenkkugel 26.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, hat der Fahrzeugrahmen 10 eine solche Form, daß das von dem Joch 38 getragene Drucklager 39 sich über und in Fahrtrichtung gesehen etwas vor den Lagerstiften 33 befindet, über die die Lenkeranordnung 17 am Fahrzeugrahmen befe­ stigt ist; die Form des Fahrzeugrahmens ist ferner so gewählt, daß die Lenkachse 18 einen Anstellwinkel von größenordungsmäßig 25° hat und unter solchem Abstand hinter der Nabenachse vorbei­ läuft, daß sie eine durch die Nabenachse gezogene vertikale Linie auf halbem Weg von der Nabenachse zur Erdoberfläche schneidet.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist auf dem unteren Endabschnitt einer oder beider Teleskopstreben 36 ein Bremssattel 43 für eine Scheibenbremse angeordnet. Der Bremssattel kann entweder in Fahrt­ richtung gesehen vor der Teleskopstrebe angeordnet sein, wie in der Zeichnung durch ausgezogene Linien dargestellt, oder in Fahrt­ richtung gesehen hinter der Teleskopstrebe angeordnet sein, wie in der Zeichnung durch gestrichelte Linien dargestellt. Beim Bremsen werden in jedem der Bremssättel Bremsklötze fest gegen die einander gegenüberliegenden Seitenflächen einer radial von der Radnabe weg­ laufenden Bremsscheibe 44 angedrückt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat die Bremsscheibe 44 einen inneren ringförmigen Flansch 45, der einen Teil der Radnabe 20 darstellt.

Die die Form eines Radquerlenkers aufweisende Lenkeranordnung 17 hat in der Mitte einen Vorsprung 50 mit einer kegelförmigen Aus­ nehmung, in der der Gelenkzapfen 27 Aufnahme findet. Bevor der die Gelenkkugel 26 tragende Gelenkzapfen 27 mit der Lenkeranord­ nung 17 fest verbunden wird, wird er durch den Lagerkörper 21 und die innere Lagerschale 24 eingeführt, wobei die letztere die halbkugelförmige Hälfte der Gelenkpfanne bildet. Der Gelenkzapfen wird dann durch Anbringen der äußeren Lagerschale 25 und durch festes Verbinden der letzteren mit dem Lagerkörper 21 unter Ver­ wendung von zwei Zylinderkopfschrauben 53 fest mit dem Lagerkörper 21 verbunden, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist.

Die Radnabe 20 weist ein Kernteil auf, das sich zwischen den Brems­ scheiben 44 erstreckt. Die nach innen gekrümmten Ringflansche 45 der Bremsscheiben sind so abgesetzt, daß auf ihren Außenseiten Sitzflächen erhalten werden, auf denen das Kernteil der Radnabe zentriert Aufnahme findet. Auf der Innenseite der Ringflansche 45 sind zugleich Sitzflächen vorgesehen, die das zugeordnete der Kugellager 22 aufnehmen und in axialer Richtung positionieren. Die mit Flanschen versehenen Bremsscheiben 44 sind mittels Schrau­ ben 54 am Kernteil der Radnabe befestigt. Wie aus Fig. 4 ersicht­ lich ist, hat der Lagerkörper 21 an jedem seiner Enden einen nach innen verlaufenden Ansatz 55, an dem das untere Ende der zugeord­ neten der Teleskopstreben 36 unter Verwendung von Schrauben 37 befestigt ist. Das Gehäuse für die Bremskolben und die Bremsklötze und zugleich der Bremssattel 43 für die Bremsscheibe, wie sie zu beiden Seiten des Vorderrades angeordnet sind, können an das un­ tere Ende der Teleskopstreben 36 angeformt sein, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Statt dessen können sie unter Verwendung von Bol­ zen an einem Auge befestigt sein, das von der Vorderseite oder Rückseite der Teleskopstreben 36 der Lenkgabel 15 getragen ist. Wie Fig. 6 zeigt, kann dieses Gehäuse auch unter Verwendung einer oder mehrerer Schrauben 37 an den Teleskopstreben befestigt sein.

Die oberen Endabschnitte der Teleskopstreben 36 sind auf beliebige Weise im Joch 38 festgeklemmt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist das vom Joch 38 getragene Drucklager 39 ein Duplex-Doppel­ kugeldrucklager mit Dichtungen. Dieses Drucklager ist unter Ver­ wendung eines Bolzens 41 fest mit dem Mittelpunkt des Joches 38 verbunden. Der äußere Laufring des Drucklagers ist in der eine mittige Bohrung aufweisenden, kegelförmigen Lageraufnahme 40 festgelegt. Hierdurch wird die Weitergabe von Schwingungen und Stößen von dem auf der Straße laufenden Vorderrad auf den Fahr­ zeugrahmen verhindert. Die Lenkstange 16 weist zwei getrennte Lenkstangenteile auf, die getrennt im Joch 38 befestigt sind und sich in der Höhe und in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung einstellen lassen.

Die Lenkachse 18, die die im Lagerkörper 21 befindliche Gelenk­ kugel 26 durchsetzt, läuft durch den sich insgesamt ergebenden resultierenden Drehmittelpunkt des Drucklagers 39 hindurch. Da das letztere in der aus Gummi bestehenden, elastischen Lagerauf­ nahme 40 angeordnet ist, folgt es Neigungsänderungen, d. h. Ände­ rungen im Anstellwinkel der Lenkgabel 15, wenn die Lenkeranord­ nung 17 durch Unebenheiten in der Straßenoberfläche aus der im wesentlichen horizontalen Normallage ausgelenkt wird. Die Lenkbe­ wegung der Lenkstange 16 wird über das Joch 38 und die Teleskop­ streben 36 auf die Lenkgabel 15 übertragen, die ihrerseits den um den Mittelpunkt der Gelenkkugel 26 drehbaren Lagerkörper 21 ver­ schwenkt und damit auch das Vorderrad 14.

Das Schlucken der Unebenheiten der Straße durch die Teleskopstreben 36 erfolgt unter Verwendung von im Innern derselben oder außerhalb angeordneten Federn und einer internen Strömungsmitteldämpfung. Durch die Straßenunebenheiten hervorgerufene Schwingungen werden vom Fahrzeugrahmen 10 durch die aus Gummi gefertigte Lageraufnahme 40 sowie die elastischen zylindrischen Puffer in den Schwenklaschen 51 ferngehalten. Von der Straßenoberfläche herrührende starke Stö­ ße und Erschütterungen und die durch die Zweifachscheibenbremse, wie sie bei sehr schnellen mittelschweren und schweren Zweirädern verwendet wird, beim Bremsen erzeugten starken Beanspruchungen werden vom Fahrzeugrahmen über drei in großem Abstand voneinander angeordnete Schwenklager ferngehalten, worauf besonders hinzu­ weisen ist.

Durch die direkte Anbringung der Teile der Lenkstange 16 an dem von der Lenkachse 18 durchsetzten Joch 38 wird der vordere Teil des Motorrades von einer weit vom Fahrzeugrahmen weglaufende Lenk­ säule, Lenkarmen und Zwischengestängen befreit, die sehr viel Platz benötigen, und den Fahrer behindern. Damit wird Platz gewon­ nen für ein geräumiges Werkzeugfach oder Ablagefach und/oder für eine bessere Anordnung oder Vergrößerung des Kraftstofftankes.

Darüber hinaus lassen sich die Instrumente und Zubehör viel besser gruppieren und auf einem Armaturenbrett anbringen.

Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform für das zentral im Joch 38 vorgesehene Drucklager. Das über die Lageraufnahme 40 aus Gummi im Fahrzeugrahmen wie oben beschrieben festgelegte Duplexdrucklager ist durch ein Kugelgelenk 57 ersetzt. Das ebenfalls zentral im Joch 38 angeordnete Kugelgelenk 57 weist ein mit Flanschen ver­ sehenes zylindrisches Gehäuse 59 auf, das auf halbem Weg zwischen den Befestigungsstellen für die Teleskopstreben 36 der Lenkgabel 15 in die Oberfläche des Joches 38 eingelassen ist. Durch einen Sprengring 62 sind zwei Lagerschalen 63, 64 im Gehäuse 59 fixiert, die zusammen eine geteilte Gelenkpfanne bilden und eine Gelenkkugel 65 umgeben. Die letztere ist als ringförmiges Teil mit einer eine Teilkugelfläche darstellenden Oberfläche ausgebildet. Durch die Gelenkkugel 65 erstreckt sich ein Durchgangsbolzen 58 hindurch, der am einen Ende mit einem Kopf versehen ist und am anderen Ende nach oben über das Joch 38 übersteht. Der Durchgangsbolzen 58 durch­ setzt einen sich in Vor- und Rückwärtsrichtung erstreckenden Schlitz 66, der in einem flachen, durch eine Platte gebildeten Abschnitt 67 einer nasenförmigen Rahmenverlängerung 68 ausgebildet ist. Dieser Abschnitt 67 ist so angewinkelt, daß er in etwa senk­ recht auf der Lenkachse 18 steht. Auf das obere Ende des Durch­ gangsbolzens 58 ist eine Mutter 69 aufgeschraubt, die in fest angezogenem Zustand durch einen Splint 70 gesichert ist. Der fla­ che, plattenförmige Abschnitt 67 des Rahmens ist fest zwischen zwei Unterlegscheiben eingeklemmt, nämlich eine obere becherförmige Unterlegscheibe 71 aus Metall und eine untere Stützscheibe 74 aus Metall. Die Unterlegscheibe 71 übergreift eine über dem Abschnitt 67 liegende Scheibe 72 aus elastomerem Material; unterhalb des Abschnittes 67 ist eine mit einer herabhängenden Schürze 76 verse­ hene Scheibe 73 aus elastomerem Material angeordnet, die an der Stützscheibe 74 anliegt und diese mit ihrer Schürze übergreift. Die Stützscheibe 74 hat einen hülsenförmigen Abschnitt 75, der sich in Richtung auf die Gelenkkugel 65 zu verjüngt und an dieser anliegt. Die durch das Anziehen des Bolzens ausgeübte Kraft wird von der becherförmigen Unterlegscheibe 71 über die aus elastomerem Material gefertigten Scheiben 72, 73 auf die Stützscheibe 74 über­ tragen. Damit sind die metallischen Teile gegen direkte Berührung mit anderen metallischen Teilen geschützt. Die Schürze 76 der unteren Scheibe 73 dient zugleich zur Abdichtung des Kugelgelenkes 57, d. h. zum Schutz gegen das Eintreten von Schmutz und Wasser. Von der Unterseite des Joches 38 her ist ein aus elastomerem Material bestehender Dichtring 77 an den Kopf des Durchgangsbolzens 58 an­ gedrückt. Dabei bleibt ein Durchgang 78 frei, über den eine sechs­ eckige Vertiefung 79 im Bolzenkopf zugänglich ist, in die ein Sechskantschlüssel einsetzbar ist. Das abgedichtete Kugelgelenk ist mit Fett oder einem anderen Schmiermittel gefüllt.

Die Lenkachse 18 verläuft durch den Mittelpunkt der Kugeloberflä­ che der Gelenkkugel 65 und durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel 26, die sich im Inneren der Radnabe 20 befindet. Der Durchgangs­ bolzen 58 läßt sich in unterschiedlicher Stellung längs des Schlit­ zes 66 festziehen, und hierdurch läßt sich der Anstellwinkel der Lenkgabel 15 so einstellen, daß im einzelnen Fall optimale Fahr­ eigenschaften erhalten werden.

Das oben beschriebene Gabellager für das obere Ende der Gelenkgabel nimmt die beim Fahren auftretenden axialen und radialen Kräfte auf, darüber hinaus ermöglicht es bei kompaktem Aufbau die Drehung der Lenkgabel 15 beim Steuern des Fahrzeuges, das Kippen der Lenkgabel beim Laufen des Rades auf einer unebenen Oberfläche unter gleich­ zeitiger Längenänderung der Teleskopstreben und zugleich das Ein­ stellen eines gewünschten Anstellwinkels der Lenkachse 18.

Claims (4)

1. Aufhängung und Lenkung für das lenkbare Vorderrad eines Zwei- oder Dreirades, mit einem nichtumlaufenden, im wesentlichen zylin­ drischen Lagerkörper für die Radnabe, mit einer gefederten Lenkgabel, an deren unterem Ende der Lagerkörper befestigt ist und deren oberes Ende in einem am Fahrzeugrahmen befestigten Gabellager schwenkbar ge­ lagert ist, und mit einer am Fahrzeugrahmen angelenkten und sich in der Normallage im wesentlichen horizontal erstreckenden Lenkeranord­ nung, die an ihrem freien Ende ein zusammen mit dem Gabellager eine Lenkachse festlegendes, innerhalb des Lagerkörpers angeordnetes und mit diesem verbundenes Gelenk aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk zwischen dem Lagerkörper (21) und der Lenkeranordnung (17) gegenüber der Achse des Lagerkörpers (21) nach hinten zum Rahmen (10) zu versetzt angeordnet und als Kugelgelenk ausgebildet ist.

2. Aufhängung und Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgelenk aus einer im Lagerkörper (21) ausgebildeten Lagerpfanne (Lagerschalen 24 und 25) und einem von der Lenkeran­ ordnung (17) getragenen Kugelkopf (26) gebildet ist.

3. Aufhängung und Lenkung nach Anspruch 1 der 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lenkachse (18) eine durch die Achse des Lager­ körpers (21) verlaufende Vertikale etwa auf halbem Weg von der Lagerkörperachse zur Erdoberfläche schneidet.

4. Aufhängung und Lenkung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkeranordnung (17) zwei ge­ krümmte Lenkerarme (31, 32) aufweist und in ihrer Mitte sich mit Spiel durch eine im Lagerkörper (21) ausgebildete Öffnung bis zu dem Kugelgelenk erstreckt.