DE3723107A1

DE3723107A1 - Vorderrad-aufhaengungs-vorrichtung fuer kraftraeder

Info

Publication number: DE3723107A1
Application number: DE19873723107
Authority: DE
Inventors: Daniel Trema
Original assignee: Elf France SA
Current assignee: Elf Antar France
Priority date: 1986-07-17
Filing date: 1987-07-13
Publication date: 1988-01-21
Also published as: FR2601641A1; IT8767575A0; US4834412A; JPH07108679B2; GB8716498D0; FR2601641B1; GB2193694A; JPS6325188A; GB2193694B; IT1218665B

Description

Die Erfindung betrifft eine Einarm-Vorderrad-Aufhängungs- und Lenk-Vorrichtung für Krafträder, die mit ihrem oberen Ende an einem Aufhängungs- und/oder Stoßdämpfungsblock befestigt ist, die zwischen diesem Ende und einem Steuer kopfhalter des Kraftradrahmens gelegen ist und die ein Winkelstück, welches ein Teil des Querschnittes des Rad umfanges umgreift, und einen unteren Abschnitt umfaßt, welcher die Radachse trägt und mit einem Kugelgelenkele ment versehen ist, dessen Drehzentrum im wesentlichen mit der Lenkachse gefluchtet ist und mit dem Ende einer Verbindungsschwinge zusammenwirkt, wobei die Schwinge mittels einer Achse des Kraftradrahmens in einer senk recht zu der Längsmittelebene des Kraftrades gelegenen Position drehbar befestigt ist.

Die Aufhängung eines Antriebsrades am Aufbau oder Rahmen eines Fahrzeuges ist durch die als "McPherson-Aufhängung" bezeichnet und z. B. in der FR-PS 11 56 145 beschriebenen Aufhängung erheblich vereinfacht worden. Bei dieser, seit her verbesserten Aufhängungsart wird die Achse des Vorder rades von einem Dämpferrohr getragen, das mit einer am mittleren Abschnitt des Rahmens und dem restlichen Aufbau des Fahrzeuges angelenkten Schwinge an einer vergleichs weise hochgelegenen Tragposition unmittelbar auf einer zwischen eine Anlageschulter des Dämpferrohres und einer Lagerplatte am Aufbau eingefügten Feder verbunden ist.

Diese Art von Vorderradaufhängungs-Vorrichtung wurde für Krafträder vorgeschlagen, die eine Vorderradhalterung benötigen, welche genau in der Symmetrieebene des Rades zentriert ist, im Gegensatz zu Vierradfahrzeugen, bei denen eine auskragende Lagerung des Rades ohne weiteres akzeptiert werden kann. Bei der vorgeschlagenen Lösung ist die Einarm-Vorderrad-Aufhängungsvorrichtung an ihrem vorderen Ende mit einem Aufhängungs- und/oder Stoß dämpfungsblock, der zwischen diesem Ende und einem Steu erkopfhalter des Kraftradrahmens gelegen ist, verbunden, und die Einarm-Vorderrad-Aufhängungsvorrichtung umfaßt ein Winkelstück, das einen Teil des Umfanges des Radquer schnittes umgreift, und einen unteren Teil, welcher die Radachse trägt und mit einem Kugelgelenk versehen ist, dessen Drehmittelpunkt im wesentlichen mit der Lenkachse zusammenfällt und das mit dem Ende einer Schwinge zusam menwirkt, die in Bezug auf eine Achse des Motorradrahmens drehbar befestigt ist, wobei die Achse senkrecht zur Längsmittelebene des Kraftrades angeordnet ist. Diese Anordnung bietet allgemein eine zufriedenstellende Leistung und hat sich als die beste Lenkbarkeit des Vorderrades erwiesen; die Herstellung der Schwinge hat sich jedoch als sehr aufwendig herausgestellt, aus Grün den des Raumbedarfes hat es sich dabei als wünschenswert erwiesen, die Tragschraubenfeder gegenüber der Lenkachse zu versetzen.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Anwendung der soge nannten "McPherson-Aufhängung" auf Krafträder und ähnli che Fahrzeuge mit dem Ziel der Ausschaltung der oben geschilderten Nachteile, insbesondere die Schaffung einer Vorderrad-Aufhängungsvorrichtung für Krafträder, die kom pakter gebaut und wirtschaftlicher ist und die ganz all gemein eine bessere Berücksichtigung der Erfordernisse für die Straßenlage und das Aussehen bei der Konstruktion von Krafträdern und anderen, zwei- oder dreirädrigen Fahrzeugen mit einem einzigen lenkbaren Rad erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einarmvorrichtung mittels eines Kugelgelenkes befe stigt ist, dessen Drehzentrum im wesentlichen auf der Lenkachse des Vorderrades liegt, eine weitere verbindende Schwinge an einer Kraftradrahmen-Achse senkrecht zu der Mittelebene des Kraftrades drehbar befestigt ist, und daß die zwischen den entsprechenden Kugelgelenk-Zentren der beiden Schwingen befindliche Linie die Lenkachse des Vorderrades bildet, um welche das Vorderrad zum Lenken des Kraftrades auslenkbar ist.

In einer speziellen Ausgestaltung ist die Anordnung so getroffen, daß der Aufhängungs- und/oder Stoßdämpfungs block mit einem Ende an dem Steuerkopfhalter des Rahmens in der Nähe des Schnittpunktes dieses Steuerkopfhalters und der Längsachse des Vorderrades und mit dem anderen Ende an einem Fortsatz der Einarmvorrichtung in einem im wesentlichen auf die Mittelebene des Rades bezogene zen trierte Lage über dem Kugelgelenk der anderen Schwinge angelenkt ist.

Der Aufhängungs- und/oder Stoßdämpferblock ist dabei an seinem unteren Ende mit dem Fortsatz der Einarm-Vorder rad-Aufhängungsvorrichtung längs einer Achse oder in einem Punkt verbunden, der in einem Abstand von dem Schnittpunkt des Fortsatzes und der Lenkachse angeordnet ist. Der Fortsatz der Einarm-Vorrichtung kann somit mit mindestens einer steuerbaren Schwinge längs einer Achse oder in einem Punkt verbunden sein, wobei in Bezug auf die Lenkachse der Punkt an einer Stelle gelegen ist, welche im wesentlichen symmetrisch zu der Achse oder zu dem Punkt des Aufhängungs- und/oder Stoßdämpfungsblock gelegen ist.

In einer weiteren Ausgestaltung umfaßt der Aufhängungs- und/oder Stoßdämpfungsblock einen Stoßdämpferkörper, der eine Feder enthält. Die Feder ist an dem Steuerkopfhalter des Kraftradrahmens angelenkt und erstreckt sich abwärts längs einer Stoßdämpferstange und einer Federrohr-Trag stange, die mittels einer Achse der Schwinge am Fortsatz der Einarm-Vorrichtung angelenkt ist.

In allgemeinster Ausgestaltung sind die Kugelgelenk- Verbindungen oder -gelenke, welche die beiden Schwingen mit dem Fahrzeug-Aufbau oder -rahmen verbinden, jeweils durch Kugelgelenkstäbe gebildet, die an dem Ende der betreffenden Schwinge verstellbar sind.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläu tert, die im Längsschnitt mit weggebrochenen Enden und in vereinfachter Darstellung der Antriebsmaschine eine er findungsgemäße Vorderrad-Aufhängung für ein Kraftrad veranschaulicht.

Das in der Figur dargestellte Kraftrad ist mit nahezu allen Krafträdern gemeinsamen und nachstehend nur kurz erwähnten Einrichtungen ausgestattet, wie der ausbaubare Motorblock 1 mit seiner Auspuffanlage 2, der Rahmen, bestehend aus einer Hinterradaufhängung 3 und einer Vor derradaufhängung 4, die durch Verschraubung über den Motorblock miteinander verbunden sind und mittels einer Oberrahmenstrebe 9 und einer Unterrahmenstrebe 10, die jeweils weggebrochen dargestellt sind, miteinander ver schraubt sind. Die Vorderradaufhängung 4 besteht als einstückig geformte Vorderradaufhängungsstrebe 38 aus einer Leichtmetall-Legierung und bildet eine sogenannte Wiege, die über die Oberrahmenstreben 9 und die Unterrah menstreben 10 mit der Hinterradaufhängung 3 verbunden ist und die vorderseitig in einem Steuerkopfhalter 7 aus läuft, über den die Vorderlast des Rahmens auf die im folgenden zu beschreibende Vorderradaufhängung des Kraftrades übertragen wird.

Eine Einarm-Vorrichtung 12 für das Vorderrad 13 weist einen gekröpften Teil oder ein Winkelstück 14 auf, das den Umriß des Vorderrades 13 umschließt, in dem er sich mit einem kleinen Abstand um die Außenfläche eines Reifen 17 herum erstreckt. Über dem Reifen 17 weist das Winkel stück 14 einen nach oben gerichteten Fortsatz 14 a auf, der auf beiden Seiten der zentralen, praktisch durch sein Zentrum verlaufenden Lenkachse 64 mittels einer Achse 16 mit einer Stoßdämpferstange 18 und mittels einer Achse 30 mit einem Unterlenker 29 verbunden ist. Der Oberteil des Stoßdämpferkörpers 19 ist in nicht dargestellter Weise am Steuerkopfhalter 7 des Rahmens angelenkt, wobei eine Auf hängungsfeder 11 zwischen der Schale 20 des Stoßdämpfer körpers 19 und zwischen einer mit der Stoßdämpferkolben stange 18 materialeinheitlich ausgebildeten Schale 15 der Stoßdämpferkolbenstange eingefügt ist.

Der Unterlenker 29 ist über ein Kugelgelenk 26, 27 mit einem Oberlenker 22 verbunden, der seinerseits drehbar mit Lagern 25 verbunden ist, die mittels einer sogenann ten Lenkstange 21 verdrehbar sind.

Die Einarm-Vorrichtung 12 ist in seinem unteren Bereich mit einer Bohrung zur Aufnahme der Vorderradachse 32 versehen, auf welcher das Vorderrad mittels nicht darge stellter, groß dimensionierter Kugel- oder Rollenlager drehbar gelagert ist. Nahe seines Mittelbereichs trägt die Einarm-Vorrichtung 12 Scheibenbrems-Joche 54, die eine Bremsscheibe 35 umgreifen. Auf der Lenkachse 64 der Einarm-Vorrichtung 12 ist etwas über der Vorderradachse 32 und dieser gegenüber versetzt ein unteres Kugelgelenk 42 vorgesehen, das über eine Stange verstellbar mit einer unteren Schwinge 44 verbunden ist, die an der Vorderrad aufhängungsstrebe 38 des Motorblocks 1 für eine Drehbe wegung um eine Achse 48 gelagert ist, welche im wesentli chen senkrecht zur Mittelebene des Kraftrades angeordnet ist und mit der Mittellinie des Vorderrades 13 in gerader Linie liegt.

Erfindungsgemäß ist der obere Fortsatz 14 a der Einarmvor richtung 12 über ein unteres Kugelgelenk 42 entsprechen des oberes Kugelgelenk 43, das in der Mittelebene des Kraftrades liegt, mit einer oberen Schwinge 40 verbunden, die an der Vorderradaufhängungsstrebe 38 um eine Achse 49 drehbar gelagert ist. Die durch die Drehmittelpunkte der Kugelgelenke 42 und 43 verlaufende Linie stellt die Lenk achse 64 für das Vorderrad 13 dar und ist gegenüber der Lotrechten geneigt und gegenüber der Vorderradachse etwas nach hinten versetzt.

Im folgenden ist die Wirkungsweise der Einarm-Vorderrad- Aufhängungsvorrichtung und des Lenksystems des Kraftrades gemäß der Figur erläutert. Wenn der Reifen des Vorderra des 13 in Fahrt eine Unebenheit auf dem Untergrund 50 überfährt, muß sich der Motorblock 1 gegenüber der Auf lagefläche 50 a absenken, die durch die Differenz zwischen dem Vorderrad und der Fahrbahn 50 gebildet wird, wenn eine Unebenheit auftritt. Dabei verschwenken sich die Schwingen 40 und 44 um ihre Drehachsen 48 bzw. 49 im wesentlichen senkrecht zur Mittelebene des Kraftrades in parallel zu dieser Mittelebene liegenden Ebenen, so daß die Kugelgelenke 42 und 43, deren Drehzentren in der Mittelebene des Kraftrades liegen, unter dem Einfluß der Relativbewegung der Schwingen 40 und 44 gegenüber der Vorderradaufhängungsstrebe des Motorblocks 1 keine seit lichen Belastungen erfahren. Aufgrund der Schwenkbewegung der Schwingen 40 und 44 gegenüber der Vorderradaufhän gungsstrebe 38 bewegt sich die Einarmvorrichtung 12 in Richtung auf den Steuerkopfhalter 7, wobei die Aufhän gungsfeder 11 zusammengedrückt und die Stoßdämpferkolben stange 18 und damit deren Kolben in die Bohrung des Stoßdämpferkörpers 19 verschoben werden und damit das Einfedern der Radaufhängung gedämpft wird. Die Einarmvor richtung 12 für das Vorderrad vermag damit entsprechend dem Grad des Einfederns der Vorderradaufhängung frei zu schwingen, wobei sie durch die Schwingen 40 und 44 sowie durch die Stoßdämpferkolbenstange 18 geführt wird. Wäh rend der Schwingbewegung der Einarmvorrichtung 12 gegen über dem Steuerkopfhalter 7 verändert sich die Neigung der Lenkachse 64 geringfügig, ohne dadurch die Straßen lageneigenschaften des Kraftrades zu beeinträchtigen. In der Figur geben strichpunktierte Linien und mit Index strich versehene Bezugsziffern diese Verlagerung der Mittellinie der Schwinge 40 und 44 für das maximale Zusammendrücken der Aufhängungsfeder 11 an; dabei ver lagert sich die Lenkachse 64 in die bei 64′ angedeutete Stellung, jedoch ohne wesentliche Änderung ihrer Aus richtung und damit ohne wesentliche Änderung des soge nannten Nachlaufwinkels α des Vorderrades 13. Andere strichpunktierte Linien und mit Indexstrichen versehene Bezugsziffern geben die betreffenden Verlagerungen der Ober- und Unterlenker 22 und 29 in die betreffenden Stel lungen 22′ bzw. 29′ an.

Wenn der Fahrer des Kraftrades z. B. beim Einfahren in eine Fahrbahnkurve die Lenkstange 21 dreht, übertragen die scherenartig miteinander verbundenen Lenker 22 und 29 das Drehmoment von der Lenkstange 21 auf die Gelenkachsen 30 des Fortsatzes 14 a, so daß sich die Einarm-Vorrichtung 12 um die durch die Zentren der Kugelgelenke verlaufenen Drehachse 64 verdreht. Der Winkelausschlag des Vorderra des 13 zur Einführung einer Lenkbewegung des Kraftrades hat keine wesentliche Gegenwirkung auf die Schwingen 40 und 44 zur Folge, weil die Lenkachse 64 durch die Dreh zentren der Kugelgelenke 42 und 43 verläuft und weiterhin die Schwingen 40 und 44 sowie die Einarmvorrichtung 12 der Radaufhängung keine abnormalen Kräfte auf die Lenker 22 und 29 ausüben. Bekanntlich besteht beim Durchfahren einer Kurve die wesentliche Wirkung beim Lenkvorgang im allgemeinen nicht nur in der Betätigung der Lenkstange 21, sondern in einer Schräglage der Masse von Fahrer und Kraftrad, wobei diese Schräglage durch die aktiv herbei geführte Kontrolle seitens des Fahrers herbeigeführt wird, der zur Einleitung der Schräglage eine Lenkbetä tigung an der Lenkstange ausführen muß.

Neben mechanischen Erwägungen bezüglich des Lenkvorganges und der freien Schwingung der Vorderradaufhängung ist zu beachten, daß die neuartige Kraftradaufhängungs- und Lenkanlage dem Fahrzeug ein höchst vorteilhaftes Verhal ten unter dem Einfluß von sich entwickelnden horizontalen Kräften auf das Vorderrad verleiht und die horizontal verlaufenden Kräfte durch die beiden horizontalen Schwin gen 40 und 44 mit einem Minimum bezüglich der Biegung und Verwindung der Einarmvorrichtung 12 absorbiert, wobei das Kraftrad zudem ein ausgezeichnetes ansprechendes Aussehen des Fahrzeuges trotz der asymmetrischen Anordnung des Aufhängungssystems erhält, was unabhängig von der Art der Vorderradaufhängung ist.

Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ge staltet sich die Demontage des Vorderrades 13 sehr ein fach, weil das Vorderrad nach Abschrauben seiner Befesti gungsmutter einfach seitlich abgezogen werden kann. Durch den Längsversatz der Achse der Aufhängungsfeder 11 in Richtung auf die Vorderradaufhängungsstrebe 38 wird die Vorderradaufhängung weniger massig, wobei die Achse der Aufhängungsfeder 11 nicht mit der Orientierung der Lenkachse 64 zusammenfällt.

Die Anlenkachse 48 der unteren Schwinge 44 kann an der Vorderradaufhängungsstrebe 38 der Vorderradaufhängung 4 in verschiedenen Höhenlagen gegenüber der Fahrbahn 50 angeordnet werden, um damit die Neigung der unteren Schwinge 44 zu variieren und die Nachlaufmöglichkeiten sowie die "Eintauch"-Wirkung der Vorderradaufhängung beim Bremsen zu beeinflussen. Es ist sogar möglich, das untere Kugelgelenk 42 der unteren Schwinge 44 unterhalb der Vorderradachse 32 anzuordnen, wobei diese Verbindung in Verlängerung der Lenkachse 64 gehalten wird. Die effek tive Länge der Schwingen 40 und 44 ist innerhalb enger Grenzen in Bezug auf die Längenausdehnung einstellbar dank einer regelbaren Fixierung durch einen drehbaren Bolzen, der an dem Ende der Schwingen angeordnet ist, insbesondere durch Verdrehung eines Zwischenelementes. Mittels dieser Anordnung kann der sogenannte Nachlaufwin kel der Einarmvorrichtung 12 gegenüber der Lotrechten variiert werden, so daß damit die Lenkeigenschaften (Wie deraufrichten, Geradeauslauf, Dreh- oder Kippmoment beim Anhalten) dem vorgesehenen Anwendungszweck des Kraftrades angepaßt werden können. Die Erfindung ist nicht begrenzt auf die dargestellten Ausführungsformen und die damit verbundenen Beschreibungen.

Bezugszeichenliste: 1 Motorblock
2 Auspuffanlage
3 Hinterradaufhängung
4 Vorderradaufhängung
7 Steuerkopfhalter
9 Oberrahmenstrebe
10 Unterrahmenstrebe
11 Aufhängungsfeder
12 Einarmvorrichtung
13 Vorderrad
14 Winkelstück
14 a Fortsatz
15 Schale von 18
16 Achse
17 Reifen
18 Stoßdämpferkolbenstange
19 Stoßdämpferkörper
20 Schale von 19
21 Lenkstange
22 Oberlenker
25 Lager
29 Unterlenker
32 Vorderradachse
35 Bremsscheibe
38 Vorderradaufhängungsstrebe
40 obere Schwinge
42 unteres Kugelgelenk
43 oberes Kugelgelenk
44 untere Schwinge
50 Fahrbahn
50 a Auflagefläche
54 Scheibenbremsenjoch
64 Lenkachse

Claims

1. Einarm-Vorderrad-Aufhängungs- und Lenk-Vorrichtung für Krafträder, die mit ihrem oberen Ende an einem Aufhän gungs- und/oder Stoßdämpfungsblock befestigt ist, die zwischen diesem Ende und einem Steuerkopfhalter des Kraftradrahmens gelegen ist und
die ein Winkelstück, welches ein Teil des Querschnit tes des Radumfanges umgreift, und einen unteren Ab schnitt umfaßt, welcher die Radachse trägt und mit einem Kugelgelenkelement versehen ist, dessen Dreh zentrum im wesentlichen mit der Lenkachse gefluchtet ist und mit dem Ende einer Verbindungsschwinge zusam menwirkt, wobei die Schwinge mittels einer Achse des Kraftradrahmens in einer senkrecht zu der Längsmit telebene des Kraftrades gelegenen Position drehbar befestigt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einarmvorrichtung (12) mittels eines Kugelge lenkes (43) befestigt ist, dessen Drehzentrum im we sentlichen auf der Lenkachse (64) des Vorderrades (13) liegt,
eine weitere verbindende Schwinge (40) an einer Kraft radrahmen-Achse (49) senkrecht zu der Mittelebene des Kraftrades drehbar befestigt ist, und
daß die zwischen den entsprechenden Kugelgelenk- Zentren der beiden Schwingen (40, 44) befindliche Linie die Lenkachse (64) des Vorderrades (13) bildet, um welche das Vorderrad (13) zum Lenken des Kraftrades auslenkbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufhängungs- und/oder Stoßdämpfungsblock mit einem Ende an dem Steuerkopfhalter (7) des Rahmens in der Nähe des Schnittpunktes dieses Steuerkopfhalters und der Längsachse (64) des Vorderrades und mit dem anderen Ende an einem Fortsatz (14 a) der Einarmvor richtung (12) in einem im wesentlichen auf die Mittel ebene des Rades bezogene zentrierte Lage über ein Kugelgelenk (43) der anderen Schwinge (40) angelenkt ist.