DE4131195A1 - Lenkeinrichtung fuer ein fahrzeugrad - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkeinrichtung für ein Fahrzeugrad nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine bekannte Lenkeinrichtung zeigt die EP-A-04 32 107. Hier ist die Lenkeinrichtung für ein Vorderrad eines Motorrades vorgesehen. Dabei ist das Vorderrad über zwei Führungslenker am Motorradrahmen so angelenkt, daß es vertikale Hubbewegungen ausführen kann. Ein Radträger hält drehbar das Fahrzeugrad. An dem Radträger greift ein Lenkstab an, der über eine Lenkwelle und weitere gelenkige Verbindungsglieder von den Drehbewegungen der Lenkstange beaufschlagt wird. Für die Anbindung des Lenk­ stabes sieht die Lenkwelle einen Ausleger vor, der um die Lenkwellenachse dreht.

Bei der vorbekannten Lösung handelt es sich um eine soge­ nannte Nabenlenkung, das heißt, in der Nabe des Vorder­ rades sitzt ein Kreuzzapfen, der von den Führungslenkern gehalten wird. Um den Kreuzzapfen dreht das Vorderrad beim Lenken.

Unabhängig von der Nabenlenkung treten bei solchen Lenk­ einrichtungen aufgrund des Lenkgestänges beim Einfedern des Vorderrades und gleichzeitigem Lenkeinschlag Eigen­ lenkbewegungen auf. Dies ist dadurch bedingt, daß das Vorderrad beim Ein- und Ausfedern aufgrund der Führungs­ lenker über einen sich stetig verändernden Momentanpol schwenkt. Der Lenkstab müßte, um Eigenlenkbewegungen nicht auftreten zu lassen, ebenfalls um diesen Momentan­ pol drehen bzw. auf dem Polradius liegen. Dies kann aber nur bei Geradeausstellung des Vorderrades erreicht werden, nämlich dann, wenn der Koppelpunkt zwischen Ausleger der Lenkwelle und dem Lenkstab in die Drehachse eines der Führungslenker gelegt wird. Bei einem Lenkeinschlag dreht aber auch in diesem Fall der Koppelpunkt zwangsläufig aus der Drehachse des Führungslenkers heraus und schwenkt beim Einfedern damit nicht mehr um den Momentanpol bzw. liegt nicht mehr auf dem Polradius.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Lenk­ einrichtung so weiterzuentwickeln, daß das Eigenlenk­ verhalten minimiert oder nahezu ausgeschaltet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.

Durch die erfindungsgemäß definierten Endlagen des Koppelpunktes beim linken und rechten Lenkeinschlag ist es möglich, daß Eigenlenkverhalten gezielt zu beein­ flussen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der dazugehörigen Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung die wichtigsten Teile einer Lenkeinrichtung für ein Vorderrad eines Motorrades,

Fig. 2 eine Seitenansicht gemäß Pfeil A nach Fig. 1 in vereinfachter Darstellung, bei der gegenüber Fig. 1 das Vorderrad ange­ deutet ist und

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 im Bereich der Radnabe und des anschließenden Längs­ lenkers, in vergrößertem Maßstab.

Nach Fig. 1 ist eine Radnabe 1a eines nicht weiter dar­ gestellten Vorderrades 1 eines Motorrades erkennbar, die anstatt der üblichen Radachse ein Kreuzzapfen 2 aufweist. Die im wesentlichen waagrecht verlaufenden Kreuzarme 2a werden von Lageraugen 3a eines unteren gabelförmigen Führungslenkers 3 aufgenommen. Wegen der Darstellungsart ist lediglich das in Fahrtrichtung gesehene rechte Lager­ auge 3a des Führungslenkers 3 erkennbar, ebenso nur der rechts herausragende Kreuzarm 2a. Die gegenüberliegenden Teile sind durch die Radnabe 1a verdeckt.

In Fig. 1 ist der Führungslenker 3 im Bereich eines noch später zu beschreibenden Lenkgestänges teilweise wegen der Übersichtlichkeit weggeschnitten. Desweiteren wurde zur eindeutigen Orientierung die Fahrtrichtung mit einem Pfeil 4 gekennzeichnet.

Die senkrecht zu 2a angeordneten Kreuzarme 2b (oberer Arm verdeckt) sind innerhalb der Radnabe 1a in einem im wesentlichen als Hohlzylinder ausgeführten Radträger 5 drehbar gelagert. Die Art der Lagerung, die nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehört, ist in ihren Einzelheiten aus der im Stand der Technik genannten EP-A-04 32 107 entnehmbar. Danach ist über dem Außenumfang des Radträgers 5 eine weitere Nabe in gleitender Lagerung angeordnet. An dieser Nabe, als die eigentliche Radnabe ist die Radfelge befestigt. Außerdem trägt sie eine in Fig. 1 nunmehr wieder erkennbare Bremsscheibe 6, die von einem Bremssattel 7 teilweise umgriffen ist. Wie aus Fig. 1 deutlich erkennbar ist, sieht der Bremssattel 7 einen weiteren Aufnahmeschlitz für eine zweite Bremsscheibe vor, die aus Gründen der Übersichtlichkeit ebenfalls nicht gezeichnet ist. Der Bremssattel 7 selbst ist am Radträger 5 befestigt, wie dies durch Schrauben 7a angedeutet ist.

Am Kreuzarm 2a des Kreuzzapfens 2 steht ein Ausleger 8 nach oben ab. Beide Teile sind fest miteinander ver­ bunden. Am Ausleger 8 greift ein zweiter oberer Führungs­ arm 9 an. Sowohl der untere Führungsarm 3 als auch der obere Führungsarm 9 sind über Drehgelenke am nicht darge­ stellten Fahrzeugrahmen schwenkbar gelagert. Stell­ vertretend für die Drehgelenke sind deren Drehachsen in Fig. 1 für den unteren Führungsarm mit 10 und für den oberen Führungsarm mit 11 eingezeichnet. Beide Führungs­ lenker verlaufen im wesentlichen in Fahrzeuglängs­ richtung. An ihren der Radnabe zugekehrten Enden sind die Führungslenker 3 und 9 mit dem Kreuzzapfen 2 bzw. mit dem Ausleger 8 über weitere Drehgelenke schwenkbar angeord­ net. Auf diese Weise kann das Vorderrad in vertikaler Richtung Hubbewegungen aus führen und zwar um einen Momentanpol, auf den noch näher eingegangen wird. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß einer der Führungslenker über eine Federdämpfereinheit am Motorradrahmen abgestützt ist.

Das Vorderrad läßt sich um die Kreuzarme 2b des Zapfenkreuzes 2 zum Lenken des Fahrzeugrades verschwenken. Für die Einleitung der Lenkbewegung sieht die Lenkeinrichtung nach Fig. 1 eine Lenkstange 14 vor, die in eine nach unten zeigende Lenkwelle 15 übergeht. Die Lenkwelle 15 ist in einem angedeuteten rahmenfesten Lenkkopf 16 um die Lenkwellendrehachse 17 drehbar gelagert. An ihrem unteren Ende geht die Lenkwelle 15 in einen etwa waagrecht abstehenden Ausleger 18 über, der beim Drehen der Lenkwelle 15 um die Lenkachse 17 schwenkt. Dies sollen Pfeile 19, 20 andeuten.

Am freien Ende des Auslegers 18 greift über ein nicht näher dargestelltes Kugelgelenk ein Lenkstab 21 an. Der Lenkstab 21 führt zur Radnabe und ist dort mit dem Rad­ träger 5 ebenfalls über ein Kugelgelenk verbunden. In Fig. 1 ist der Anlenkpunkt mit dem Radträger 5 wegen der Bremsscheibe 6 nicht erkennbar, er geht jedoch aus den Fig. 2 und 3 hervor. Hier ist eine nach oben zeigende Befestigungslasche 22 erkennbar, die an ihrer Unterseite mit mehreren Schrauben 23 mit dem Radträger 5 verschraubt ist.

Beim Drehen der Lenkstange 14 wird über das Lenkgestänge der Radträger 5 in die entsprechende Richtung gedrängt und damit das Fahrzeugrad gelenkt. Dabei entspricht der bisher beschriebene Aufbau weitgehend dem Stand der Technik.

Wie weiter in Fig. 1 dargestellt, liegt der Koppelpunkt, das heißt der Gelenkmittelpunkt des Kugelgelenkes zwi­ schen dem Ausleger 18 und dem Lenkstab 21, auf der Drehachse 11 des oberen Führungslenkers 9. Dabei steht das Vorderrad in Geradeausstellung. Federt das Vorderrad ein oder aus, schwenkt der Lenkstab 21 um die Drehachse 11 wie auch der obere Lenker 9. Bei einem Lenkeinschlag jedoch dreht dieser Koppelpunkt aus der Drehachse 11 her­ aus. Die dadurch entstehenden Verhältnisse sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt.

Fig. 2 zeigt das Vorderrad mit der Lenkeinrichtung in Seitenansicht entsprechend des Pfeiles A nach Fig. 1. Es ist vollständig der zweite Arm des gabelförmigen unteren Führungslenkers 3 erkennbar mit seinem Lagerauge 3b und dem darin gelagerten Kreuzarm 2b.

In Fig. 2 läßt sich weiter die Lage des Momentanpols bei verschiedenen Einfederungszuständen erkennen. Der Momentanpol, um den das Vorderrad beim Einfedern schwenkt ergibt sich aus dem Schnittpunkt der Polradien des oberen und des unteren Führungslenkers. Der Polradius für den oberen Führungslenker ist mit 24 gekennzeichnet, während der Polradius für den unteren Führungslenker die Bezugs­ ziffer 25 trägt. Als Polradien sind die verlängerten Ver­ bindungslinien zwischen den Gelenkpunkten der Führungs­ lenker anzusehen. Für den oberen Führungslenker 9 gilt demnach die Verbindungsgerade zwischen dem Anlenkpunkt am Ausleger 8 (Fig. 1) und der rahmenseitigen Dreh­ gelenkmitte, also der Drehachse 11. Der Klarheit wegen sei noch darauf hingewiesen, daß in Fig. 2 der Lenkstab 21 den oberen Führungslenker 9 verdeckt. Der untere Pol­ radius 25 ergibt sich durch den Anlenkpunkt am Kreuzarm 2b und wiederum dem Drehgelenk am Fahrzeugaufbau, also der Drehachse 10.

Die Polradien 24, 25 schneiden sich in dem Momentanpol P1. In Fig. 2 sind des weiteren noch die Momentanpole P2 und P3 eingezeichnet. Dabei stellt sich P2 bei voll ein­ gefedertem Vorderrad ein, während sich P3 bei voll ausge­ federtem Vorderrad ergibt. Der Momentanpol wandert, je nach Einfederungszustand, von P2 über P1 nach P3 und um­ gekehrt.

In Fig. 2 sind des weiteren Polstrahlen 26, 27 und 28, 29 eingezeichnet. Diese Polstrahlen beziehen sich auf die Lage des Auslegers 18 (Fig. 1) bei voll eingeschlagener Lenkung und bei voll ausgefedertem und eingefedertem Fahrzeugrad. Die Verhältnisse sind in Fig. 3 näher dar­ gestellt.

Hier ist wiederum der Lenkstab 21 erkennbar mit dem Koppelpunkt 30 am Ausleger 18 der Lenkwelle 15. Der Koppelpunkt 30 stellt den Gelenkmittelpunkt des zuvor er­ wähnten Kugelgelenkes zwischen den beiden Teilen dar. Des weiteren ist der Gelenkmittelpunkt zwischen dem vor­ deren Ende des Lenkstabes 21 und der Befestigungslasche 22 mit der Bezugsziffer 31 gekennzeichnet.

Wird die Lenkwelle 15 um den Pfeil 32 gedreht, so ergibt sich bei maximalem Lenkeinschlag einmal die Endlage 30a für den Koppelpunkt 30 und beim entgegengesetzten Lenkeinschlag die Endlage 30b. Bei voll eingefedertem Fahrzeugrad wandert der Koppelpunkt 31 je nach Lenkein­ schlag in die Endlagen 31a bzw. 31b. Entsprechend wandert der Koppelpunkt 31 bei voll ausgefedertem Fahrzeugrad beim Lenken in die Endlagen 31c und 31d.

Die Verbindung des Endlagenpunktes 31c mit dem Momentan­ pol P3 (in Fig. 3 nicht mehr erkennbar) ergibt den Pol­ strahl 26. In entsprechender Weise ergibt die Verbindung der Endlage 31d zum Momentanpol P3 den Polstrahl 27. Die Verbindung des Endlagenpunktes 31a mit dem Polpunkt P2 (wiederum nicht erkennbar in Fig. 3) stellt den Pol­ strahl 28 und der Endlagenpunkt 31b mit dem erwähnten Momentanpol dem Polstrahl 29 dar.

Wie nun in Fig. 3 klar hervorgeht, liegen die Endlagen­ punkte 30a und 30b des Koppelpunktes 30 außerhalb des Be­ reichs, der von den Polstrahlen 26 und 27 begrenzt ist. Die Endlagen 30a und 30b liegen aber auch außerhalb des Bereiches, der von den Polstrahlen 28 und 29 bestimmt wird. Das heißt sowohl bei voll eingefedertem als auch bei voll ausgefedertem Fahrzeugrad liegen die Endlagen des Koppelpunktes 30 jeweils außerhalb der so definierten Bereiche.

Durch die Festlegung der Endlagen 30a, 30b in der soeben beschriebenen Weise werden die Eigenlenkbewegungen bei federndem Fahrzeugrad und Lenkeinschlag auf ein Minimum reduziert.

Die Erfindung läßt sich nicht nur auf solche Lenkein­ richtungen anwenden, bei denen das Rad in der Nabe ge­ lenkt wird. Sie ist ebenfalls einsetzbar bei Vorderrad­ aufhängungen, die als sogenannte Achsschenkellenkungen bekannt sind. Bei solchen Vorderradaufhängungen verläuft der Achsschenkel entlang einer Radseite nach oben. An seiner unteren Seite ist die Achswelle befestigt, um die das Fahrzeugrad dreht. Der Achsschenkel ist über einen oberen und unteren Führungslenker mit dem Rahmen schwenk­ bar verbunden. Dabei sind die Angriffspunkte der Führungslenker am Achsschenkel als Kugelgelenke ausge­ legt. Um diese Kugelgelenke läßt sich der Achsschenkel zum Lenken verschwenken.

Des weiteren ist die Erfindung nicht auf eine oben be­ schriebene Lenkwelle beschränkt. Es sind auch Lenkge­ stänge mit Kardangelenken möglich. In diesem Fall wird als Lenkwelle die Gelenkhälfte des Kardangelenkes be­ zeichnet, an der der Ausleger für den Lenkstab befestigt ist.

Claims (2)

1. Lenkeinrichtung für ein Fahrzeugrad, insbesondere für das Vorderrad eines Motorrades, bei der

   • - das Fahrzeugrad über zwei im wesentlichen in Fahr­ zeuglängsrichtung verlaufende Führungslenker am Fahrzeugaufbau angelenkt und um einen durch die Ge­ lenkpunkte der Führungslenker bestimmten Momentanpol in vertikaler Richtung federbeaufschlagte Hub­ bewegungen ausführt;
   • - ein Radträger das Fahrzeugrad drehbar um die Achswelle hält;
   • - ein Lenkgestänge die Lenkbewegungen auf den Radträger weiterleitet, wobei das Lenkgestänge aus wenigstens einer Lenkwelle besteht mit einem um die Lenkwellenachse drehenden Ausleger, der über einen Lenkstab mit dem Radträger gekoppelt ist,
2. dadurch gekennzeichnet, daß

   • - die dem linken und rechten maximalen Lenkeinschlag zugeordneten Endlagen des Koppelpunktes zwischen dem Ausleger und dem Lenkstab außerhalb von Bereichen liegen, die im ein- und ausgefederten Zustand des Fahrzeugrades durch die vom Koppelpunkt zwischen Radträger und Lenkstab auf den Momentanpol zielenden Polstrahlen bestimmt sind.