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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine progressive Aufhängungsvorrichtung
für das
Hinterrad eines Motorrades. Die progressive Hinterrad-Aufhängungsvorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung enthält eine Schwinggabel für ein Rad,
die über
wenigstens eine Verbindungsstange und einen Kipphebel auf eine einzige
Feder-Stossdämpfer-Gruppe
wirkt.
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Aufhängungsvorrichtungen dieses
Typs für
ein Hinterrad sind zum Beispiel aus dem US-Patent 4,076,271 bekannt.
Das US-Patent beschreibt eine Aufhängungsvorrichtung für das Hinterrad
eines Motorrades nach dem Oberbegriff aus Anspruch 1. Bei einer
Ausführung
derselben enthält
diese Aufhängungsvorrichtung
nach dem Stand der Technik eine Gabel für ein Hinterrad und zwei Stangen,
die an das Ende der Gabel dicht an dem Rad auf solche Weise angeschlossen
sind, dass sie die durch das Rad auf die Gabel ausgeübte Belastung über ein
zwischenliegendes Schwingelement auf eine einzige Feder-Stossdämpfer-Gruppe übertragen.
Die Stangen übertragen
nur die Kräfte
der axialen Art und sind auf solche Weise angeordnet, dass sie die Kanten
einer Pyramide mit nach unten gerichteter Spitze bilden. Bei einer
anderen Ausführung
hat die Gabel eine netzförmige
Struktur, deren Elemente vorwiegend normalen Belastungen unterliegen.
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Obwohl die Aufhängungsvorrichtung des soeben
beschriebenen Patentes Lösungen
wie die einzige Feder-Stossdämpfer-Gruppe offen legt,
welche es möglich
macht, die Gesamtabmessungen zu reduzieren, ist sie doch schwer
zu bauen, weil sie auf unwesentlichen Komponenten basiert, welche,
wenn sie nur axialen Belastungen unterzogen werden, mit ausgesprochen
grosser Abmessungs- und Montagepräzision hergestellt werden müssen. Ausserdem
ist die Aufhängungsvorrichtung
schwer einzustellen, was das Verhältnis Kraft/Radbewegung betrifft,
und sie ist auch ungeeignet als eine aus einer Gabel mit einem einzigen
Schwingarm bestehende Aufhängungsvorrichtung.
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Einer der Zwecke der vorliegenden
Erfindung ist, eine verbesserte progressive Aufhängungsvorrichtung für das Hinterrad
eines Motorrades vorzusehen, die an Gabeln mit einem oder zwei Armen
angebracht werden kann, die in Bezug auf das Verhältnis Kraft/Radbewegung
leicht reguliert werden kann, und die den Konstruktionstoleranzen
des Motorrades, an welchem sie angebracht werden soll, leicht anzupassen
ist. Ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Aufhängungsvorrichtung
für ein
Hinterrad vorzusehen, die wirtschaftlich und kompakt ist und die
Teile des Motorrades beansprucht, welche normalerweise nicht genutzt werden.
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Um diese Zwecke zu erreichen, legt
die vorliegende Erfindung eine progressive Aufhängungsvorrichtung für das Hinterrad
eines Motorrades offen, wie sie in dem nachstehenden unabhängigen Anspruch
beschrieben ist. Die abhängigen
Ansprüche
beschreiben vorgezogene, vorteilhafte Ausführungen der Erfindung.
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Es werden nun die vorgezogenen Ausführungen
der Erfindung beschrieben, ohne des Zweckbereich des erfinderischen
Konzeptes einzugrenzen, und zwar unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen, von denen
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1 eine
Seitenansicht einer progressiven Aufhängungsvorrichtung eines Hinterrades
nach der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ist
eine Ansicht von unten, mit einigen Teilen entfernt und anderen
im Querschnitt, der progressiven Aufhängungsvorrichtung eines Hinterrades
wie in 1 gezeigt;
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3 ist
eine schematische Seitenansicht der progressiven Aufhängungsvorrichtung
eines Hinterrades, die in den oben aufgelisteten Abbildungen dargestellt
ist; und
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4 bis 6 sind Diagramme, die sich
auf die Aufhängungsvorrichtung
eines Hinterrades beziehen, die in den oben aufgelisteten Abbildungen
dargestellt ist.
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Unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen ist mit 1 eine progressive Aufhängungsvorrichtung des Hinterrades
eines Motorrades bezeichnet.
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Die Aufhängungsvorrichtung 1 enthält eine
Schwinggabel 2 mit einem ersten Ende 3, das an
einen Zapfen 4 angelenkt ist, und einem zweiten Ende 5,
das eine Achse 6 eines Rades 7 trägt.
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Die Schwinggabel 2 kann
einen oder zwei Arme 8, 9 enthalten, die an einen
mittleren Abschnitt 10 angeschlossen sind. Vorzugsweise
ist der Zapfen 4 der Gabel 2 drehbar im Inneren
von Sitzen 11 befestigt, die in das Kurbelgehäuse 12 eingearbeitet
sind, obwohl der Zapfen 4 auch in ähnlichen Sitzen 11 in
dem Motorradrahmen befestigt sein kann, ohne dabei von dem Zweckbereich
des erfinderischen Konzeptes der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Der mittlere Abschnitt 10 der
Schwinggabel 2 weist ein Halteelement 13 zur Montage
einer Feder-Stossdämpfer-Gruppe 14 auf.
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Die Aufhängungsvorrichtung 1 enthält einen
Kipphebel oder Hebel 15, drehbar eingesetzt mit einem ersten
Ende 16, das heisst mit einer Achse 16a, in Sitze 17,
die in das Kurbelgehäuse 12 oder
in den Motorradrahmen eingearbeitet sind.
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Dieser Hebel 15 weist ein
zweites Ende 18 mit einer Achse 18a auf, das an
die Feder-Stossdämpfer-Gruppe 14 angeschlossen
ist.
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Die Aufhängungsvorrichtung 1 enthält ausserdem
eine Verbindungsstange 19, welche die Gabel 2 mit dem
Hebel 15 verbindet.
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Die Verbindungsstange 19 enthält ein erstes
Ende 20, angelenkt an einen mittleren Montagepunkt 21 zwischen
dem ersten Ende 16 und dem zweiten Ende 18 des
Hebels 15, sowie ein zweites Ende 22, das in einem
in den mittleren Abschnitt
10 der Gabel 2 eingearbeiteten
Sitz 23 drehbar angeordnet ist. Die Verbindungsstange 19 ist
in zwei Teile geteilt, um das Durchführen der Feder-Stossdämpfer-Gruppe 14 durch
die Verbindungsstange 19 zu ermöglichen, und ihr zweites Ende 22 enthält Mittel 24 zum
Einstellen der Länge
C der Verbindungsstange 19 selbst. Die Mittel 24 können aus
einem Mutter- und Schrauben-Mechanismus mit einer Sicherungsmutter 24a bestehen,
aber es können
auch andere Vorrichtungen verwendet werden: zum Beispiel eine Stange
mit einer Reihe von quer angeordneten Bohrungen und einem Zapfen,
der wahlweise in eine der Bohrungen eingesetzt werden kann.
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Ein wichtiger geometrischer Parameter
der Aufhängungsvorrichtung 1 ist
der Winkel des Hebels 15, der in den 1 und 3 mit
a bezeichnet ist.
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Dieser Winkel wird von der durch
die Achsen 16a, 18a der Enden 16, 18 des
Hebels 15 verlaufende Linie zusammen mit der Linie gebildet,
die durch die Achse 16a und die Achse des Montagepunktes 21 geht, an
welchem die Verbindungsstange 19 angelenkt ist.
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Wie in den nachstehenden Beispiel
gezeigt wird, haben Änderungen
des Winkels α des
Hebels 15 und somit der Länge C der Verbindungsstange 19 – und in
geringerem Ausmass auch der Parameter – eine deutliche Wirkung auf
die Betriebsprogression der Aufhängung.
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Der Winkel α des Hebels 15 kann
Werte zwischen –20
und 80 Grad haben. Mit negativen Winkelwerten kann eine sehr kompakte
Struktur erhalten werden, insbesondere mit einer Verbindungsstange 19 von
reduzierter Länge.
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Als Kompromiss zwischen Kompaktheit
und Belastung der Komponenten, reicht der Winkel α vorzugsweise
von 20 bis 70 Grad.
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Es wird nun der Betrieb der Aufhängung beschrieben.
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Wenn das Rad 7 im Verhältnis zu
dem Motor oder dem Rahmen verschoben ist, schwingt die Gabel 2 um
ihren Zapfen 4, wodurch eine vorwiegend axiale Bewegung
der Verbindungsstange 19 bewirkt wird.
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Letztere, welche wiederum an dem
drehbaren Montagepunkt 21 an den Hebel 15 angeschlossen
ist, bewirkt die Umdrehung des Hebels 15 um die Achse 16a.
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Dies hat zur Wirkung, dass das zweite
Ende 18 des Hebels 15 auf solche Weise geschoben
wird, dass es einen Bogen F beschreibt und somit ebenfalls die Verschiebung
des unteren Endes der Feder-Stossdämpfer-Gruppe 14 bewirkt.
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Das andere Ende der Feder-Stossdämpfer-Gruppe 14 ist
auf solche Weise montiert, dass es leicht an der Halterung 13 der
Gabel 2 schwingen kann. Dank dieser Struktur ist die Feder-Stossdämpfer-Gruppe 14 je nach
den Bewegungen des Rades 7 in progressiver oder linearer
An komprimiert oder freigegeben. Die Funktionsleistung der Struktur
kann wesentlich nur durch eine leichte Änderung der geometrischen Eigenschaften des
Hebels 15 und der Verstellung der Länge C der Verbindungsstange 19 gewechselt
werden.
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Verschiedene Ausführungen der Aufhängungsvorrichtung 1 werden
nun unter Bezugnahme auf die nachstehenden Beispiele und mit Hilfe
der schematischen Darstellung in 3 beschrieben.
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Berücksichtigt man einen virtuellen
Ausgangspunkt 0, so beschreiben die Abmessungen X und Y die Position
des Zapfens 4 der Gabel 2 und die Position der
Achse 16a des Hebels 15.
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Andere, in 3 festgelegte wichtige geometrische Elemente
sind:
- – der
oben bestimmte Winkel α des
Hebels 15;
- – der
Gabel-Verbindungsstangen-Winkel, bezeichnet mit β und gebildet durch die durch
die Achse des Zapfens 4 und die Achse 6 des Rades 7 verlaufende
Linie zusammen mit der Linie, die durch die Achse des Zapfens 4 und
die Achse des Sitzes 23 der Verbindungsstange 19 verläuft; abhängig von
den gewünschten Abmessungen
und der geforderten progressiven Aufhängung, reicht der Winkel β von 0 bis
40 Grad;
- – der
Gabel-Stossdämpfer-Winkel,
bezeichnet mit γ und
gebildet durch die durch die Achse des Zapfens 4 und die
Achse 6 des Rades 7 verlaufende Linie zusammen
mit der Linie, die durch die Achse des Zapfens 4 und die
Achse des Anlenkpunktes der Feder-Stossdämpfer-Gruppe 14 verläuft; abhängig von
den gewünschten
Abmessungen und der geforderten progressiven Aufhängung, reicht
der Winkel γ von
0 bis 70 Grad;
- – die
Länge der
Gabel 2, bezeichnet mit L und definiert als Abstand zwischen
der Achse des Zapfens 4 und der Achse 6 des Rades 7;
- – die
Länge Gabel – Verbindungsstange,
bezeichnet mit A und definiert als Abstand zwischen der Achse des
Zapfens 4 und der Achse des Sitzes 23 der Verbindungsstange 19;
- – die
Länge der
Verbindungsstange 19, bezeichnet mit C und definiert als
Abstand zwischen den Achsen der Anlenkpunkte der Enden 20 und 22 der
Verbindungsstange 19;
- – die
Länge Gabelzapfen – Drehpunkt
des Stossdämpfers,
bezeichnet mit G und definiert als Abstand zwischen der Achse des
Zapfens 4 und der Achse des Drehpunktes der Feder-Stossdämpfer-Gruppe 14;
- – die
Längen
des Hebels 15, bezeichnet mit E und H und jeweils definiert
als Abstand zwischen der Achse 16a des Hebels 15 und
der Achse des Montagepunktes 21, an welchem die Verbindungsstange 19 angelenkt
ist, und als Abstand zwischen des Achsen 16a und 18a des
Hebels 15.
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Die Abbildungen von 4 bis 6 zeigen
drei Diagramme betreffend die drei verschiedenen Ausführungen. Die
x-Achse stellt den Hub in Millimetern der Achse 6 des Rades 7 dar.
Die y-Achse links stellt den dimensionslosen Wert des Verhältnisses
zwischen der Hubveränderung
der Achse 6 des Rades 7 und der Hubveränderung
der Feder-Stossdämpfer-Gruppe 14 dar.
Die y-Achse rechts stellt die Belastung der Achse 6 des
Rades 7 in Newtons (N) dar. Die mit CR bezeichneten Kurven
beziehen sich auf die Belastung der Achse 6 des Rades 7,
während
sich die mit LR bezeichneten Kurven auf das Verhältnis zwischen der Veränderung
des Radhubes und der Veränderung
des Hubes der Gruppe 14 beziehen. Dieses Verhältnis ist
ebenfalls als Hebelverhältnis bekannt.
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Die Eigenschaften der Feder-Stossdämpfer-Gruppe
14,
die gleichen bei allen Ausführungen,
sind folgende:
| Maximale
Länge | 305.0 mm |
| Elastische Konstante
der Feder | 104 N/mm |
| Vorspannung | 9
mm |
| Gasdruck | 12.0
bar |
| Gaskraft | 246
N |
| Gesamthub | 74.0 mm |
| Freier
Hub | 60.0 mm |
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Die geometrischen Eigenschaften der
Aufhängungsvorrichtung
1 bei der durch die 4 gezeigten Ausführung sind
in der nachstehenden Tabelle gezeigt:
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Die Ergebnisse der in 4 gezeigten Ausführung der
Aufhängungsvorrichtung
1 sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:
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Es muss zu dieser Ausführung bemerkt
werden, dass die Zunahme des Radachsenhubes die Kraft reduziert,
die zum Bewegen des Rades notwendig ist (verhältnismässige Radbelastung). Diese
Besonderheit wird auch hervorgehoben in der Spalte „Progression", in welcher alle
Werte negativ sind und die Reduzierung in Prozenten angegeben wird.
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Bei der zweiten Ausführung sind
die veränderten
geometrischen Eigenschaften der Aufhängungsvorrichtung α1 = 20.0
Grad und C = 221.1 mm.
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Die Ergebnisse der Aufhängungsvorrichtung
1 bei der in 5 gezeigten
Ausführung
sind in der nachstehenden Tabelle gezeigt:
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Bei dieser Ausführung wird bei Zunahme des
Radachsenhubes auch die Kraft erhöht, die zum Bewegen des Rades
notwendig ist (verhältnismässige Radbelastung).
Diese Besonderheit wird auch hervorgehoben in der Spalte „Progression", in welcher alle
Werte positiv sind und die Erhöhung
in Prozenten angegeben wird. Es sollte auch bemerkt werden, dass
diese Werte eine deutlichere Erhöhung
im letzten Teil des Radhubes zeigen.
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Bei der dritten Ausführung sind
die veränderten
geometrischen Eigenschaften der Aufhängungsvorrichtung α1 = 46.1
Grad und C = 247.9 mm.
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Die Ergebnisse der Aufhängungsvorrichtung
1 bei der in 6 gezeigten
Ausführung
sind in der nachstehenden Tabelle gezeigt:
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In diesem letzten Falle bleibt die
zum Bewegen des Rades erforderliche Kraft (verhältnismässige Radbelastung) im we sentlichen
konstant und die Belastungs/Bewegungseigenschaften der Aufhängungsvorrichtung
verändern
sich praktisch auf lineare Weise. Dieses Merkmal ist auch in der
Spalte „Progression" hervorgehoben, wo
die Werte um null Prozent liegen.
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Wie durch die oben beschriebenen
Ausführungen
bewiesen wird, kann die Aufhängungsvorrichtung
1 nach dieser Erfindung leicht angepasst werden, um einer grossen
Vielzahl von Anforderungen an eine progressive Aufhängung zu
entsprechen. Durch geringfügige
Konstruktionsänderungen
in der Geometrie des Hebels 15 ist es möglich, grosse Varianten im
Betrieb der Aufhängungsvorrichtung
zu erhalten.
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Da alle die erforderlichen geometrischen
Veränderungen
auf den Hebel 15 konzentriert sind, und in geringerem Masse
auf die Verbindungsstange 19, ist es sehr leicht, diese
Teil auszutauschen und eine Anpassung an die unterschiedlichen Anforderungen
der Aufhängung
vorzunehmen.
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Andere wichtige Vorteile der progressiven
Aufhängungsvorrichtung
für das
Hinterrad eines Motorrades nach der vorliegenden Erfindung sind
folgende:
- – Die
gesamte Aufhängungsvorrichtung
1 erfordert nur zwei Anschlusspunkte an den Rahmen oder den Motor
des Motorrades. Insbesondere wird die Feder-Stossdämpfer-Gruppe 14 vollkommen
von der Aufhängungsvorrichtung
selbst getragen und erfordert somit keine Reaktionspunkte an dem
Rahmen oder Motor selbst, um Belastungen aufzufangen. Die macht
es sehr leicht, die Aufhängungsvorrichtung
zu montieren und auszubauen und sie an dem Motorradrahmen zu positionieren.
- – Insbesondere
kann die Aufhängungsvorrichtung 1 leicht
befestigt und gelöst
werden, und zwar einfach unter Verwendung von zwei die Gabel 2 und
den Hebel 15 haltenden Zapfen. Dies erleichtert die Wartung, weil
es bedeutet, dass der gesamte hintere Abschnitt des Motorrades getrennt
werden kann.
- – Wenn
die Aufhängungsvorrichtung 1 direkt
von dem Kurbelgehäuse
getragen wird, ist die Rahmenstruktur des Motorrades noch mehr vereinfacht,
da die Montagepunkte für
die Aufhängungsvorrichtung
nicht mehr erforderlich sind. Auch wird die Lenkgenauigkeit der
Aufhängung
wesentlich verbessert, weil die Montagepunkte direkt an dem Motor
viel starrer sind.
- – Die
Aufhängungsvorrichtung 1 ist
ausgesprochen kompakt und beansprucht einen Teil des Motorrades, der
normalerweise nicht genutzt wird.
- – Die
Aufhängungsvorrichtung 1 nach
der vorliegenden Erfindung kann an Schwinggabeln mit einem oder zwei
Armen angebracht werden. Auf jeden Fall werden die durch die Feder-Stossdämpfer-Gruppe 14 übertragenen
Kräfte
durch den mittleren Abschnitt 10 der Schwinggabel absorbiert,
was somit eine grössere Freiheit
in der Konfiguration der Gabelarme erlaubt.
- – Die
schwersten Teile der Aufhängungsvorrichtung 1 (die
Feder-Stossdämpfer-Gruppe 14 und
die Verbindungsstange) sind unten angeordnet, wodurch der Schwerpunkt
des Motorrades tiefer gelegt wird. Ausserdem befinden sie sich dicht
an der Schwingungsmitte der Aufhängung
(Achse des Zapfens 4), was die Trägheit verringert, mit welcher
die Aufhängungsvorrichtung
1 beim Fahren des Motorrades auf Höcker und Löcher in der Strassendecke reagiert.
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Die oben beschriebene Erfindung kann
auf zahlreiche Weisen geändert
und angepasst werden, ohne dabei aus dem Zweckbereich des erfinderischen
Konzeptes herauszugehen, wie in den Ansprüchen festgelegt ist.
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Liste der Bezeichnungen
- 1
- Aufhängungsvorrichtung
- 2
- Schwinggabel
- 3
- Erstes
Ende der Gabel 2
- 4
- Zapfen
der Gabel 2
- 5
- Zweites
Ende der Gabel 2
- 6
- Radachse
- 7
- Rad
- 8
- erster
Arm der Schwinggabel 2
- 9
- zweiter
Arm der Gabel 2
- 10
- mittlerer
Abschnitt der Gabel 2
- 11
- Sitze
für den
Zapfen 4
- 12
- Kurbelgehäuse
- 13
- Halterung
für Feder-Stossdämpfer-Gruppe
- 14
- Feder-Stossdämpfer-Gruppe
- 15
- Hebel
- 16
- erstes
Ende des Hebels 15
- 16a
- Achse
des ersten Endes des Hebels 15
- 17
- Sitze
für das
erste Ende 16
- 18
- zweites
Ende des Hebels 15
- 18a
- Achse
des zweiten Endes des Hebels 15
- 19
- Verbindungsstange
- 20
- erstes
Ende der Verbindungsstange 19
- 21
- mittlerer,
drehbarer Montagepunkt des Hebels 15
- 22
- zweites
Ende der Verbindungsstange 19
- 23
- Sitze
für das
zweite Ende der Verbindungsstange
-
- 19
- 24
- Einstellmittel
- 25
- Blockiermutter
