DE3710556A1 - Rahmenkonstruktion fuer motorrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rahmenkonstruktion für ein Motorrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Motorräder besitzen üblicherweise zur Aufnahme einer Motor- Getriebe-Einheit einen Rahmen, an dem die Einheit befestigt ist. Dieser Rahmen ist einerseits mit der Vorderradaufhängung mit Vorderrad und Lenkung verbunden und andererseits mit der Hinterradaufhängung.

Um diese bekannte Konstruktion zu erleichtern und die dem Motor-Getriebeblock eigene Festigkeit als Längsträger auszu­ nutzen, wurde auch schon vorgeschlagen, den Motorblock mit seitlichen Blechen auszurüsten, an die Träger und Lenker für Vorderrad und Hinterrad angelenkt waren, wobei möglicherweise eine vordere Strebe vorgesehen war, welche den Lenkkopf bildete.

Diese selbsttragende Kombination einer Motor-Getriebe-Einheit erlaubt eine wesentliche Herabsetzung des Motorradgewichts und sogar eine Reduzierung der Herstellungskosten, wenn sie bei Motorrädern mit Serienmotor eingesetzt wird. Derartige bekannte Motorräder unterliegen jedoch während der Benutzung extremen Belastungen, insbesondere Zugbelastungen in der Motor-Getriebe- Einheit, deren Gehäuse häufig durch die Belastungen des Metalls zerstört wird. Diese Belastungen werden durch extreme Wechsel­ lasten von der Vorderradaufhängung und/oder Hinterradauf­ hängung während des Fahrbetriebs erzeugt.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktion liegt darin, daß nach der Entnahme des Motorblocks das Motorrad keinen Rahmen mehr hat und daß Vorderradaufhängung und Hinterradaufhängung voneinander getrennt sind. Es besteht jedoch ein Bedürfnis bei Motorradkonstruktionen nach einem Chassis oder nach einem Trägersystem für den Einbau der Motor-Getriebe-Einheit, welches dem Motorrad seine Einheit und Stabilität nach Entfernung des Motor-Getriebe­ blocks für Reparaturen oder beim Austausch erhält, wobei gleichwohl die Steifheit und große Biegesteifigkeit des Motor-Getriebeblocks mit dem Ziel, das Gewicht des Motor­ rads zu reduzieren, ausgenutzt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils von Anspruch 1.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden Be­ schreibung in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Seitenansicht mit teilweise weg­ gebrochen dargestellten Verkleidungsteilen einer bevor­ zugten Ausführungsform eines Motorrads bzw. einer ent­ sprechenden Rahmenkonstruktion für ein Motorrad. In dieser Zeichnung ist die Vorderradaufhängung praktisch vollständig weggelassen. Die Hinterradaufhängung und der mittlere Be­ reich des Motorrads mit Motor-Getriebe-Einheit und den zugehörigen Aufhängungen ist sichtbar.

Die Zeichnung zeigt ein Motorrad mit einem Motor-Getriebe­ block 1, der mehrere Zylinder aufweist. In der Zeichnung sind zwei Zylinder 2 und 3 sichtbar. Der Motor-Getriebe­ block wird durch verschiedene Gußteile gebildet, welche nach dem Zusammenbau einen Längsträger ergeben, der Momenten und Spannungen standhält.

An seiner Vorderseite ist der Motorblock 1 vorzugsweise mit Hilfe von Schrauben auf beiden Seiten mit einem steifen Rahmenblech 4 verbunden. Das Rahmenblech ist beispiels­ weise ein Metallblech oder besteht aus einer Aluminium­ legierung. Das Rahmenblech 4 erstreckt sich aufwärts bis zu einer Art Lenkkopf oder einer Strebe 5, die dazu dient, die Lenkung mit dem Lenker des Motorrads aufzunehmen. An die Rahmenbleche 4 ist mindestens ein vorderer Schwingen­ arm 6 angelenkt, welcher das nicht dargestellte Vorderrad führt und abstützt. Dieses Vorderrad ist außerdem über das mechanische Aufhängungs- und Steuersystem mit der Strebe 5 verbunden.

An seinem rückwärtigen Ende trägt der Motorblock 1 an beiden Seiten ein hinteres Blech 7, welches aus Metall­ blech besteht und welches ebenfalls mittels Schrauben am Motorblock befestigt ist. An das rückwärtige Blech 7 ist über eine Schwingenachse 8 eine Schwinge 9 für das Hinterrad 10 des Motorrads angelenkt. Die hintere Abstützung an der Schwinge erfolgt über ein Verbindungsgestänge 11 und eine Feder-Dämpfer-Einheit 12, welche unterhalb des rückwärtigen Teils des Motorblocks 1 angeordnet ist.

Um die Zugspannungen zu reduzieren, denen der Motorblock 1 ausgesetzt ist, ist ein Verbindungselement vorgesehen, welches das vordere Blech 4 und das hintere Blech 7 jeweils in ihren unteren Bereichen verbindet. Dieses Verbindungs­ element ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei starre Lenker 13 gebildet, die auf unterschiedlichen Seiten des Motorblocks angeordnet sind und das untere Ende des vorderen Blechs 4 mit dem unteren Ende des rückwärtigen Blechs 7 verbinden. Die Verbindung zwischen rückwärtigem Blech und vorderem Blech erfolgt sehr einfach dadurch, daß die an beiden Enden der Lenker vorgesehenen Ösen von Befestigungsschrauben 14 und 15 durchsetzt sind. Mit der Befestigungsschraube 14 wird das vordere Rahmen­ blech 4 mit dem Motorblock verbunden. Die Schraube 15 be­ festigt das rückwärtige Blech 7 am Motorblock 1. Jeder Lenker 13 wird also mittels der Schrauben 14 und 15 an den Blechen 4 und 7 befestigt und gleichzeitig über diese Schrauben an den Motorblock 1 angelenkt.

Das Gehäuse des Motorblocks 1 wird durch verschiedene Gußteile gebildet, die miteinander verschraubt sind. Das Gehäuse bildet einen Längsträger, der verschiedenen Be­ lastungen ausgesetzt ist. Hierzu gehören einerseits die Schwerkrafteinwirkungen der Motor- und Getriebeteile, die in das Gehäuse eingebaut sind, ferner die Drücke der Verbrennungsvorgänge, welche die Zugspannungen stärker als die Druckspannungen anwachsen lassen. Weitere Belastungen rühren von Beschleunigungen und Abbremsvorgängen, von Schlägen und Drehungen her, die durch das Fahren des Motorrads und das Spiel der Aufhängungen entstehen. Das Gehäuse des Motorblocks besteht im wesentlichen aus einer Aluminiumlegierung, die einen relativ hohen Elastizitäts­ modul aufweist, der eine beträchtliche Biegebeanspruchung zuläßt. Andererseits bilden die seitlichen Lenker 13 ein Verbindungselement, welches unter Zugspannung steht. Dies liegt darin, daß die Lenker benachbart zu der Außenfaser des Hohlbalkens liegen, welcher durch das Gehäuse des Motorblocks gebildet wird. Die Lenker 13 bestehen im allgemeinen aus Stahl oder im speziellen Fall auch aus Titan und besitzen deshalb einen wesentlich höheren Elastizitätsmodul und sie sind deshalb wesentlich stärker durch Zugkräfte belastbar als das Gehäuse des Motorblocks.

Dies bedeutet, daß die neutrale Faser des Biegeträgers, d.h. die Zone, in der keine oder nur sehr geringe Zug- oder Druckspannungen während der Biegung ausgeübt werden, in Richtung auf das untere Ende des Gehäuses des Motor­ blocks verschoben wird und daß die von der Biegung produzierten Zugspannungen reduziert werden. Die stärksten, bei Biegebelastungen auftretenden Zugkräfte werden zwischen dem vorderen Blech 4 und dem hinteren Blech 7 über die widerstandsfähigen seitlichen Lenker aufgenommen.

Die Lenker 13, welche Zugstangen bilden und als hohe Belastungen lediglich Zugbelastungen aufnehmen müssen, können ein relativ niedriges Trägheitsmoment aufweisen, ohne daß ein Ausknicken riskiert wird. Es ist auch möglich, diese nicht nur in Form einer runden Stange mit kleinem Durchmesser vorzusehen sondern auch in Form eines dünnen länglichen Blechs, dessen Enden für den Durchgang der Schrauben 14 und 15 durchbohrt sind und welche in ihrer Form der Seitenkontur des Motorblocks 1 angepaßt sind. Ein weitererVorteil in der Verwendung von Lenkern zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften des Motorblocks und zur Reduzierung der darauf ausgeübten Zugkräfte liegt darin, daß diese Lenker sehr leicht durch äquivalente Teile mit anderer Form oder durch Lenker ersetzt werden können, die widerstandsfähiger oder leichter sind. Dabei kann die Auswahl als Ergebnis der beim Betrieb des Motorrades ge­ wonnenen Erkenntnisse vorgenommen werden. Ein solcher Aus­ tausch bzw. eine solche Anpassung an die während des Be­ triebs gewonnenen Erfahrungen ist selbstverständlich mit einem Motorgehäuse nicht möglich.

Das durch zwei untenliegende Lenker 13 gebildete Ver­ bindungselement (bei Bedarf können auch mehr als zwei Lenker vorgesehen sein) kann durch ein einzelnes ebenes Element ersetzt werden, welches aus Metallblech besteht und das beispielsweise an die Kontur des unteren Teiles des Motorgehäuses angepaßt ist und das an verschiedenen Punkten des vorderen Blechs 4 bzw. des rückwärtigen Blechs 7 und/oder am Motorblock 1 befestigt ist. Dieses aus Metallblech bestehende Verbindungselement kann die Zug­ spannungen über die gesamte Breite des Motorblocks 1 ver­ teilen.

Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Lenker 13 in einen unteren Benzin- oder Öltank 16 eingesetzt, der einen im wesentlichen halbzylindrigen Querschnitt aufweist, um große Schräglagen des Motor­ rades während der Kurvenfahrt zu ermöglichen. Der obere Bereich des Tanks 16 paßt sich der Form des unteren Bereichs des Motorblocks und der rückwärtigen Auf­ hängung an. Die Wand 17 umschließt den Zylinder 7 und läßt einen Kühlluftdurchlaß. Die Wand 18 umschließt die Feder-Dämpfer-Einheit 12 und läßt ausreichend Spiel für die Radbewegungen bzw. die Bewegungen der Feder-Dämpfer- Einheit. Der Tank 16 wird also über einen großen Teil seiner Länge von einem festigkeitserhöhenden Element getragen, welches das Gewicht des Tanks direkt auf die Bleche 4 und 7 überträgt. Der Tank 16, der im wesentlichen aus flexiblem Kunststoffmaterial besteht, kann die Lenker 13 entweder durch Einformen enthalten oder diese Lenker können seitlich in eine Kante oder seitliche Falte 19 des Tanks eingesetzt sein. Der Tank 16 bildet für den unteren Teil des Motorblocks 1 eine Verkleidung, welche einen Raum für die Zirkulation der Luft um diesen unteren Teil freiläßt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Verbindungselement zwischen den beiden Platten 4 und 7 des Motorblocks 1 auf beiden Seiten ein oberes Element. Dieses obere Element wird hier durch ein gewölbtes Stück in Form eines Bügels gebildet, der an seinem vorderen Ende bei 21 an einen Ansatz 22 der Strebe 5 des vorderen Blechs 4 angelenkt ist. Die Bügel 20, die widerstandsfähig sein müssen gegen Druck und Knicklasten, besitzen einen Elastizitätsmodul, der höher als derjenige der unteren Lenker 13 ist. Die Bügel 20 sind bei 23 an ihrem hinteren Ende mit dem oberen Teil des rückwärtigen Blechs 7 ver­ bunden.

Die obenliegenden Bügel 20 können die Druckkräfte, denen der Motorblock 1 ausgesetzt ist, reduzieren. Diese Ver­ ringerung ist jedoch von nur untergeordnetem Interesse. Die Bügel dienen vor allem zur Übertragung der auf den oberen Teil des Motorrads ausgeübten Lasten auf die Bleche 4 und 7. Solche Lasten sind beispielsweise ein obenliegender Benzintank 24, der oberhalb der oberen Zylinder des Motors in einem Bereich liegt, der von einem Kühlluftstrom durchströmt wird. Eine weitere Last ist die obere Verkleidung 25 des Motorrads, welche als Sitz für den Fahrer dient und das gesamte Gewicht des Fahrers und möglicherweise des Passagiers aufnimmt. Der obere Benzin­ tank 24 wird in gleicher Weise durch die oberen Bügel getragen, wie der Tank 16 durch die Lenker 13, d.h. in seinem oberen Bereich.

Die obere Verkleidung 25 des Motorrads bildet eine ab­ nehmbare Schale, welche den Motorblock 1 umschließt und welche als Sitz für den Fahrer (und möglicherweise für den Beifahrer) dient, der durch den Höcker 26 gebildet wird. Die obere Verkleidung ist mit dem Motorblock 1 an zahlreichen Verbindungspunkten mit Hilfe von seitlichen Flächen 27 verbunden. Die Verkleidung 25 liegt direkt auf dem Bügel 20 auf. Dies erfolgt mit Hilfe eines Auflagers 28 mit einer im wesentlichen horizontalen oberen Oberfläche, das auf der oberen Oberfläche der Bügel 20 vorgesehen ist.

Die durch die Verkleidung gebildete entfernbare Schale umschließt die Motor-Getriebe-Einheit 1 und bildet dabei einen um diese herumführenden Durchlaß 29 mit im wesent­ lichen ringförmigen Querschnitt genauer in der Form eines Oval-Halbringquerschnitts. Der Durchlaß dient zur Führung der Kühlluft. Der Kühlluftstrom kann bei­ spielsweise durch ein nicht dargestelltes Axialgebläse verstärkt werden.

Im vorderen Bereich des Durchlasses 29 kann ein Wasser­ kühler und/oder Ölkühler 30 vorgesehen sein. Bei sehr schnellen Motorrädern ist der Kühler 30 stark gegenüber der Fahrtrichtung geneigt. Hierdurch kann die Kühler­ fläche, welche entscheidend für die Kühlkapazität ist, wesentlich vergrößert werden. Der rückwärtige Teil des Durchlasses 29 umschließt Auspuffrohre 31 für die Zylinder des Motors und bildet für diese Auspuffrohre eine belüftete Umhüllung, welche teilweise deren thermische Isolation und Geräuschdämpfung bildet. Die Auspuffrohre können bei einer Ausführungsform über dem Hinterrad 10 nach hinten geführt werden, wie dies nicht dargestellt ist.

Bei einer Ausführungsform können das vordere und rück­ wärtige Blech 4 und 7 durch ein einzelnes seitliches Blech ersetzt sein, welches die beiden Bleche kombiniert und welches beispielsweise durch ein Gußteil gebildet wird, welches an verschiedenen Punkten an den Motorblock 1 angeschraubt ist. Bei dieser Ausführung, welche wegen der Tatsache, daß es sich um Gußteile handelt, keinen besonderen Widerstand gegen Zugbelastungen gibt, bilden die unteren Lenker 13 ein sehr wirksames Element zur Erhöhung der Zugkraftfestigkeit.

Der Motorblock 1 wird von einer Rahmenkonstruktion um­ schlossen, welche durch vordere Bleche 4 und rückwärtige Bleche 7 gebildet wird, die durch Lenker 13 verbunden sind. Der Rahmen ist oben durch Bügel geschlossen, welche die Druckbelastungen praktisch auf diejenigen beschränken, welche durch Verbrennungsvorgänge in den Zylindern 2 und 3 hervorgerufen werden.

Wenn der Motor aus dem Motorrad entfernt werden soll, wird zunächst die Verkleidung 25 entfernt und danach der obere Tank 24 und die Bügel 20. Anschließend werden die Bleche 4 und 7 und die Lenker 13 vom Motorblock 1 entfernt. Danach kann der Motorblock 1 nach oben oder seitlich herausge­ nommen werden. Danach wird das obere Rad ohne Motor ein­ fach dadurch wieder vervollständigt, daß die Lenker 13 die vorderen Bleche 4 und 7 wieder verbinden, und zwar bei Bedarf mit Hilfe von Distanzhülsen, welche ein Anziehen der Schrauben 14 und 15 erlauben.

Durch die beschriebene Konstruktion entfällt beim Heraus­ nehmen des Motors die bisher bei derartigen Motorrädern übliche Trennung in eine vordere Einheit und eine hintere Einheit. Hierdurch werden sowohl das Einpassen des Motorblocks als auch Reparaturen von anderen Teilen des Motorrades erleichtert.

Claims (15)

1. Rahmenkonstruktion für ein Motorrad mit Vorderradaufhängung und Vorderrad, ferner mit Hinterradaufhängung und Hinterrad sowie mit Motor-Getriebe-Einheit, an die die Vorderradauf­ hängung und die Hinterradaufhängung angeschlossen sind und die im wesentlichen aus dem Motorblock und der Kraftüber­ tragung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein unter Zugspannung stehendes Verbindungs­ element (13) die Anschlußteile (4 und 7) von Vorderradauf­ hängung und Hinterradaufhängung derart verbindet, daß die neutrale Biegespannungszone der Motor-Getriebe-Einheit nach unten verlegt wird.

2. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Verbindungselement (13) direkt mit mindestens einem der Anschlußteile (4 und 7) verbunden ist, welche die Vorderradaufhängung oder die Hinterradaufhängung mit der Motor-Getriebe-Einheit (1) verbinden.

3. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußteile (4; 7) für die Aufhängungen durch zumindest ein Element zum Anbau der Vorderradaufhängung und mindestens ein Element zum Anbau der Hinterradaufhängung gebildet sind, welche an der Motor-Getriebe-Einheit (1) befestigt und mit mindestens einem unter Zugspannung stehenden Verbindungselement (13) verbunden sind.

4. Rahmenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (13) mindestens ein seitlich versetzt angeordnetes Element aufweist.

5. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (13) auf beiden Seiten der Motor-Getriebe-Einheit (1) vorgesehen ist.

6. Rahmenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (13) mindestens ein Element aufweist, welches die Zugspannungen über die ganze Breite oder einen Teil der Breite der Motor-Getriebe-Einheit (1) aufnimmt.

7. Rahmenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Verbindungselement (13) in ein Ver­ kleidungsteil (16) des Motorrads eingesetzt ist.

8. Rahmenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Verbindungselement in einen Behälter (16, 24) des Motorrades eingebaut ist.

9. Rahmenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest ein oberes Trägerelement (20) aufweist, welches mindestens einen Teil der auf den oberen Teil des Motorrades einwirkenden Lasten auf die Anschlußteile (4; 7) für Vorderradaufhängung und Hinterradaufhängung überträgt.

10. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein oberes Trägerelement (20) als ge­ krümmter Bügel ausgebildet ist, welcher sich über die Motor-Getriebe-Einheit erstreckt.

11. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein oberes Trägerelement (20) zumindest teilweise in die obere Verkleidung (25) des Motorrades integriert ist.

12. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein oberes Trägerelement (20) zumindest teilweise in einen oberen Tank (24) des Motorrades eingelassen ist.

13. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein oberes Trägerelement (20) eine ent­ fernbare Schale (25) trägt, die als Sitz für den Fahrer oder Mitfahrer des Motorrades dient.

14. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der entfernbaren Schale (25) zumindest teilweise die Motor-Getriebe-Einheit (1) um­ schließt und um den Motorblock einen Durchlaß (29) bildet, der eine im wesentlichen ringförmige Form auf­ weist, welche die Führung und die Strömung der Kühl­ luft sicherstellt.

15. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kühler (30) im Kühlluftstrom angeordnet ist.