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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Lenkeinheit mit einer Verriegelungseinrichtung für ein Lagerhalterungsteil
der Lenkeinheit eines Motorrads oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs zur Verfügung
zu stellen. Eine solche Lenkeinheit ist zum Beispiel aus DE-U-93
16 432 bekannt.
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Wie gut bekannt ist, weist ein Motorrad
(oder ein ähnliches
Fahrzeug mit zwei oder drei Rädern) Lenkstangen
auf, die mit einer Lenkachse verbunden sind, die in einer Buchse
angeordnet ist, die vor dem Fahrzeugrahmen gehalten ist, wobei solche
Lenkstangen Teile einer Lenkeinheit sind, mit der übliche Aufhängungen
verbunden sind, die mit dem Vorderrad des Motorrads zusammenwirken.
Die Lenknabe kann in einem hohlen zylindrischen Körper angeordnet
sein, der seinerseits entweder (in koaxialer oder exzentrischer
Weise) in die Buchse eingesetzt oder mit geflanschten Teilen verbunden
ist, die sich an entgegengesetzten Endteilen der Lenkachse befinden, die
durch diese direkt mit der Buchse verbundenen Nabe definiert ist.
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Bei einer speziellen, jedoch nicht
einschränkenden
Bezugnahme auf den Fall, in dem diese Nabe in dem zylindrischen
Körper
angeordnet ist, funktioniert der letztere als ein Lagerhalterungsteil, das
in der Lage ist, die Nabe von diesem Körper, der zwischen Nabe und
Buchse angeordnet ist, zu trennen und ein Stück nur mit der letzteren zu
bilden, um eine Nabendrehung in dem vorher angeführten Körper und somit das Lenken des
Vorderrads des Fahrzeugs zu erlauben. Um diese Lager zu haltern,
ist der zylindrische Körper,
in Relation zu den entgegengesetzten Endteilen, mit Gehäusen für diese
Lager versehen, wobei die letzteren zwischen diesem Körper und
der Lenknabe angeordnet sind.
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Bei einem Motorrad, in welchem die
Lenknabe in dem vorher angeführten
zylindrischen Körper angeordnet
ist, kann es erforderlich sein (insbesondere für Wettkampf-Motorräder), die
relative Stellung zwischen der Lenkachse (mit der Nabe übereinstimmend)
und der Achse der Buchse zu verändern,
um die Fahrzeuglängsneigung
(oder den Abstand zwischen seinem Vorder- und Hinterrad) oder den
Radstand) zu modifizieren (zu vergrößern oder zu verringern). Zu
diesem Zweck ist es wichtig, in der Lage zu sein, den zylindrischen
Körper
der Buchse trennen zu können,
damit er sich in der letzteren drehen kann, um die vorher angeführte Veränderung
in der gewünschten
Weise zu erreichen. Um das zu erreichen, ist es bekannt, in der
Buchse des Rahmens einen Längsschlitz
vorzusehen (zumindest in Übereinstimmung
mit einem seiner höheren
oder tieferen Teile), in dessen Nähe auf gegenüberliegenden
Seiten desselben, zwei kleine Flügel
vorgesehen sind, die aus der Buchse hervorstehen und die durch eine
Schraube (oder ein gleichartiges Verriegelungsteil, dass manuell
durch ein geeignetes Werkzeug betätigt werden kann) gegeneinander
verriegelt werden können
und die an vorgesehen Positionen oberhalb der kleinen Flügel eingesetzt
wird, wobei zumindest an einer dieser Positionen Gewinde vorhanden
sein muss. Durch das Entfernen dieser Flügel wird die Möglichkeit
geschaffen, die Lenknabe in ihrer Buchse zu drehen, um die vorher
angeführte
Modifikation zu erreichen. Nachdem diese ausgeführt ist, werden die kleinen Flügel wieder
nahe zueinander gebracht und dadurch wird der zylindrische Körper oder
das Lagerhalterungsteil wieder in der Buchse verriegelt.
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Diese gut bekannte Lösung weist
viele Probleme auf. An erster Stelle verursacht die Anwendung dieser
Lösung
einen Verriegelungsdruck auf das Lagerhalterungsteil, der nicht
gleichförmig
ist, und der neben anderen Problemen eine Unrundheit und daher einen
fehlerhaften Betrieb der hier angeordneten Lager mit nach folgenden
Auswirkungen auf die Fahrfähigkeit
des Fahrzeugs und den damit verbundenen Gefahren verursacht.
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Ein weiterer Effekt, der zwar ein
Nebeneffekt, jedoch von nicht vernachlässigbarer Bedeutung ist, ist
der, dass dieses Verriegelungssystem einen Verlust der Zylinderform
der Buchse des Rahmens erzeugt, weil während der Verriegelns der Teil
dieser Buchse, der sich näher
zu den Befestigungspunkten an dem Rahmen befindet, fast feststehend
bleibt und nicht verändert
wird, während
der restliche Teil unter der Wirkung der Verriegelung verformt wird,
wobei sich daraus eine Unrundheit der Buchse ergibt. Die letztere
verursacht, wenn mehr als eine Veränderung der Stellung der Lenkachse
vorgenommen wird, wachsende Schwierigkeiten beim Schließen der
Flügel
und auch beim Einsetzen der Lenknabe in die Buchse und das kann
auch zu der Möglichkeit
führen, dass
sie sich nicht in einer Stellung befindet, um dieses Verriegeln
auszuführen.
Daraus ergibt sich, dass der gesamte Rahmen Ausschuss ist (oder
dass die Buchse ersetzt werden muss).
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Daneben kann sich, weil die zu verriegelnden
Flächen
zylindrisch sind, ein Fehler bei der Einhaltung der Arbeitstoleranzen
in der Buchse (der immer möglich
ist, weil es mit den üblichen
Produktionsverfahren dieses Motorradteils kaum möglich ist, diese Toleranzen
einzuhalten) eine Lenkachse und ein Lenkwinkel ergeben, die nicht
genau so sind, wie es erwünscht
ist, und dadurch werden diese Teile unbrauchbar.
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Fehler in der zylindrischen Form
können auch
durch das Anschweißen
der Buchse an den Rahmen auftreten. Das verursacht in ihrer Nähe ein Härten des
Materials, aus dem die Buchse hergestellt ist, und daraus ergibt
sich die Möglichkeit
eines unterschiedlichen Verhaltens der Werkzeugmaschine die bei
seiner Bearbeitung verwendet wird.
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Dazu muss hinzugefügt werden,
dass die vorher angeführte,
gut bekannte Lösung
nicht ein bequemes Einsetzen der Lenknabe und des zugehörigen Lagerhalterungsteils
erlaubt, weil das Einsetzen dadurch erfolgt, dass diese Einheit
durch Einpressen in das letztere ausgeführt wird (erreicht durch Schlagen
mit einem geeigneten Werkzeug auf die Nabe). Dieses Einpressen kann
die Lagerhalterungspositionen mit offensichtlichen Folgen schädigen. Das
Einsetzen ist auch schwierig auszuführen, wenn andere Teile vorhanden
sind (Bremsen, Gabel), die mit der Buchse verbunden sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist das Bereitstellen einer Lenkeinheit und einer Verriegelungseinrichtung
für ein
Lagerhalterungsteil oder einen zylindrischen Körper in der Buchse eines Motorrads,
die ein einfaches, sicheres, zuverlässiges und wiederholtes Verändern der
Lenkachse erlauben, ohne dass das die Probleme hervorruft, die mit dem
Verformen der Buchse, der Lenknabe oder des Körpers, mit dem sie zusammenwirkt,
verbunden sind.
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Insbesondere ist es eine Aufgabe,
eine Verriegelungseinrichtung der angeführten Art bereitzustellen,
die es erlaubt, die Verriegelungsbeanspruchungen des Lagerhalterungsteils
in der Buchse gleichmäßig zu verteilen
und dadurch die Unrundheit oder, auf alle Fälle, dauerhafte plastische
Verformungen der letzteren zu verhindern.
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Eine andere Aufgabe ist, eine Verriegelungseinrichtung
der angeführten
Art bereitzustellen, welche die Verwendung von Materialien mit unterschiedlichen
mechanischen Kennwerten, insbesondere von Materialien mit geringem
Gewicht, erlaubt, um entweder den zylindrischen Körper oder
das Lagerhalterungsteil und die Lenknabe herzustellen und somit die
Herstellung von Fahrzeugen mit einem geringen Gewicht der Lenkeinheit
zu gestatten.
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Eine weitere Aufgabe ist, eine Einrichtung der
angeführten
Art bereitzustellen, die in der Lage ist, das Lagerhalterungsteil
in der Buchse selbsttätig zu
zentrieren, ohne dass das spezielle Arbeitsgänge an dem letzteren und an
der Nabe erfordert.
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Eine andere Aufgabe ist, eine Einrichtung der
angeführten
Art bereitzustellen, welche es erlaubt, eine Buchse mit einer praktisch
zylindrischen Form herzustellen und die ein einfaches Einführen des
Lagerhalterungsteils in die Buchse erlaubt, ohne dass es dieser
Arbeitsgang erforderlich macht, dieses Teil mit Hilfe eines Werkzeugs
in die Buchse einzupressen.
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Diese und andere Aufgaben, die von
Fachleuten zu erkennen sind, werden durch die Lenkeinheit und eine
Verriegelungseinrichtung gemäß den beigefügten Ansprüchen erreicht.
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Um die vorliegende Erfindung besser
zu verstehen, beschreiben wir sie einfach als ein nicht einschränkendes
Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die zeigen
in
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1 eine
Seitenansicht des Vorderteils eines Motorrads, teilweise im Querschnitt,
die die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, wobei einige Teile zwecks deutlicherer Darstellung weggelassen
sind;
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2 eine
Ansicht des Vorderteils des Motorrads mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung
von oben.
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Unter Bezugnahme auf die angeführten Figuren,
weist ein Motorrad einen Rahmen 1 auf, der an einem vorderen
Ende 2 eine Buchse 3 haltert, in der eine Lenkachse
oder eine Lenknabe 4 angeordnet ist, die mit den üblichen,
nicht dargestellten, Lenkstangen verbunden ist. Die Lenkachse oder Lenknabe 4 ist
fest mit einem Lenkungslager 5 und mit einer Lenkungsbasis 6 verbunden.
Mit diesen letzteren ist eine vordere Aufhängungseinheit 7 eines Motorrads
in gut bekannter Weise verbunden. Dieses Lenkungslager und diese
Lenkungsbasis sowie die Achse 4 und die mit ihr verbundenen
Teile bilden eine Lenkeinheit für
das Vorderrad des Fahrzeugs. Die Lenkungsbasis 6 weist
ein Gehäuse 8 auf,
in das ein Endteil 9 in Verbindung mit der Lenknabe 4 eingesetzt
ist. Das entgegengesetzte Endteil 10 dieser Achse oder
Nabe 4 ist in einen Körper
oder einen Verschlussring 11 eingesetzt, der mittels eines
Endflanschteils 12 mit dem Lenkungslager 5 zusammenwirkt.
Die Endteile 9 und 10 der Lenkachse 4 sowie auch
der Verschlussring 11 und das Gehäuse 8 der Lenkungsbasis 6 sind
mit Gewinde versehenen, so dass die gewünschte Kopplung mit dieser
Achse vorhanden ist. Alternativ kann die Achse 4 durch
Druck mit einem Übermaß in das
Gehäuse 8 eingesetzt werden.
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Die Nabe oder Lenkachse 4 ist
in einen zylindrischen Hohlkörper 13 oder
Lagerungshalterungsteil der Lenkeinheit eingesetzt. Der letztere
ist so angeordnet, dass seine Achse W sich exzentrisch in der Buchse 3 befindet
(deren Achse in 1 mit
R bezeichnet ist). Diese Achse stimmt mit der Achse der Lenknabe 4 überein.
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In Verbindung mit den gegenüberliegenden Endteilen 13A, 13B des
Körpers 13 sind
Gehäuse 30 vorgesehen,
in die mechanisch lösbare
Teile eingesetzt sind, oder, mit anderen Worten, die Lager 14 (oder ähnliche
Teile), welche die Achse oder die Nabe 4 von dem Gehäuse 13 abkoppeln,
um eine Nabendrehung in dem letzteren beim Lenken des Vorderrads
des Fahrzeugs (nicht dargestellt) zu erlauben. Dichtungsringe (oder ähnliche
Teile) 15 und 16 sind in Bezug mit den Lagern 14 und über ihnen angeordnet.
Der Ring 16 ist zwischen dem Flansch 12 des Verschlussrings 11 und
dem Lager 14 benachbart zu diesem angeordnet, wobei dieser
Verschlussring durch die Wirkung, die durch den Flansch 12 auf
dieses Lager ausgeübt
wird, Spiel kompensiert, das zwischen dem Lager und seinem Gehäuse 30 vorhanden
ist. Diese Wirkung kann durch eine unterschiedliche Verriegelungskraft
des Verschlussrings auf die Nabe oder Achse 4 verändert werden.
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Der Körper 13 hat an den
entgegengesetzten Endteilen Flansche 17 und 18 (die
jeweils nahe dem Lager 5 und der Basis 6 der Lenkeinheit
angeordnet sind) und die Abschnitte 19 und 20 aufweisen,
die in Bezug auf die vorher angeführte Achse W hervorstehen.
Der Flansch 18, der sich unten befindet, hat eine Außenfläche 18A mit
einer kegelförmigen
Gestalt, die mit einem ersten Endteil 3B (siehe 1) der Buchse 3 zusammenwirkt,
das ebenfalls eine kegelförmige
Gestalt hat, jedoch mit einer anderen Neigung. Der in dem oberen
Teil angeordnete Flansch 17 weist einen zylindrischen,
zentrierenden Teil 17A und einen mit Gewinde versehenen
Teil 17B auf, auf den ein Verschlussring 21 mit
einem Innengewinde geschraubt ist und mit einer kegelförmigen Gestalt auerhalb
von 21A, aus metallischem, Kunststoff- oder einem anderen
Material. Dieser Verschlussring ist mit Sacklöchern 22 in der freien
oberen Fläche 22A (siehe
Fig.) versehen, die ein Spezialwerkzeug (jedoch ein bekanntes Werkzeug)
aufnehmen können,
um das Verriegeln oder die Ausrichtung dieses Verschlussringes oder
das Lösen
dieses Verschlussrings am Lagerhalterungsteil 3 ausführen zu
können. Dieser
Verschlussring wirkt außerdem
mit seiner kegelförmigen
Fläche 21A mit
einem zweiten Endteil 3A der Buchse 3 zusammen,
die ebenfalls eine kegelförmige
Gestalt aufweist.
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Es soll nun angenommen werden, dass
eine Veränderung
der Stellung der Lenkachse W in Bezug auf die Stellung der Buchse 3 erforderlich
ist. Um diese Veränderung
auszuführen,
wird, nachdem der Verschlussring 11 von der Nabe getrennt
ist, auf die Löcher 22 des
Verschlussrings eingewirkt, so dass er von dem Hohlkörper oder
Lagerhalterungsteil 13 abgeschraubt wird. Wenn der Verschlussring
von dem letzteren getrennt ist, wird mit Hilfe eines geeigneten und
gut bekannten Werkzeugs in den Aussparungen 28, die in
der oberen Fläche 45 (siehe 1) des Teils 19 des
Körpers 13 so
eingewirkt, dass es sich in der Buchse 3 dreht und die
räumliche
Lage der Achse W in Bezug auf die Achse R verändert. (Diese Achse W ist mit
der Achse R übereinstimmend
dargestellt, kann jedoch auch parallel zu dieser verlaufen). Der
Verschlussring 21 wird danach wieder montiert und auf dem
Körper 13 verriegelt.
Wenn der Verschlussring 21 axial geschraubt wird, wird
die Verriegelungsbeanspruchung infolge der kegelförmig gestalteten
Flächen 21A und 3A,
die miteinander in Kontakt kommen, in eine radiale Beanspruchung
umgeformt, die das Verriegeln des exzentrischen Körpers 13 bezüglich der
Buchse 3, die fest mit dem Rahmen verbunden ist, ermöglicht.
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In einer ersten Anordnung der Lenknabe 4 und
des Lagerhalterungskörpers
oder Teils 13 in der Buchse 3 wird das Einsetzen
dieser Teile in die letztere in einer einfachen Weise und ohne jede
spezielle Einpresswirkung durchgeführt. Das Einsetzen erfolgt von
unten entsprechend dem Pfeil F in 1,
bis die kegelförmig
gestalteten Flächen 13B und 3B in
Kontakt kommen. Zu dieser Zeit befindet sich der Flansch 17 des
Körpers 13 in
Verbindung mit dem oberen Teil der Buchse (versenkt). Der Verschlussring 21 wird danach
in diesen Teil eingesetzt und auf ihm verriegelt. Durch diesen Vorgang
wird, wie bereits angeführt,
eine Zugkraft in Richtung des Pfeils F des Körpers 13 in der Buchse
erzeugt und das finale Koppeln der Flächen 13B und 3B bzw. 21A und 3A durchgeführt. Der
Kontaktdruck zwischen den vorher angeführten Teilen (d. h. dem Verschlussring 21,
der Buchse 3 und dem Flansch 18 und der Buchse 3) wird
gleichmäßig auf
alle ihre Flächen
verteilt und somit eine Unrundheit der Lager 14 vermieden.
Die Verwendung des Verschlussrings vermeidet auch die Schwierigkeiten
wegen der Unrundheit der Buchse 3 des Rahmens und der Kontaktflächen durch
die jetzt kegelförmige
Gestalt und die Schwierigkeiten einer dimensionalen Abweichung mit
nachfolgender Unbrauchbarkeit, weil mögliche Fehler bei der mechanischen
Bearbeitung nur eine vertikale Versetzung der Innenteile in der
Buchse des Rahmens hervorrufen, jedoch garantiert wird, dass der
Lenkwinkel beibehalten wird.
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Zu der vorliegenden Erfindung ist
eine bevorzugte Ausführung
beschrieben worden. In einer möglichen
anderen Ausführung
weist der Verschlussring 21 an seiner Außenfläche Gewinde
auf, ist zylindrisch und somit in der Lage mit der Buchse 3 zusammenzuwirken,
die ebenfalls zylindrisch ist, und er weist Innengewinde auf, wobei
die Kontaktfläche
mit dem Flansch 19 kegelförmig gestaltet ist (und in
der Lage ist mit einem zugehörigen,
kegelförmig
gestalteten Teil dieses Flansches zusammenzuwirken). Auch in diesem
Fall werden dieselben Ergebnisse erzielt, wie bei der konstruktiven
Ausführung,
die in den Figuren beschrieben ist.
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Gemäß einer anderen Ausführung ist
der Körper 13 aus
mehr Teilen aufgebaut, die untereinander und mit dem Verschlussring 21 zusammenwirken,
wobei der letztere beim Einsetzen zwischen diesen Körper und
der Buchse eine Zugwirkung auf den Körper in Richtung auf das Lenkungslager
ausübt,
so dass ein stabiles Koppeln zwischen dem Lagerhalterungsteil und
der Buchse erreicht wird.
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Gemäß einer anderen Ausführung befindet sich
der Verschlussring 21 in Richtung zu der Lenkbasis und
wirkt von unten (bezogen auf die Zeichnungen) auf den Körper 13.
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Gemäß einer noch anderen Ausführung weist
der Verschlussring mehr einzelne Teile auf, die in der Lage sind,
mit verschiedenen Oberflächenbereichen
des Körpers 13 und
der Buchse 3 zusammenzuwirken.
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Schließlich sind gemäß einer
noch anderen Ausführung
keilförmige
Verschlussringe an beiden Endteilen des Körpers 13 vorgesehen,
die in bewegbarer Art und Weise mit ihm zusammenwirken, um ihn zu
zwingen, in der Buchse 3 zu bleiben.
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Auch diese anderen Ausführungen
sind, wie auch verwandte Ausführungen,
bei denen der zylindrische Körper 13 durch
geflanschte Teile ersetzt ist, die an entgegengesetzten Endteilen
der Lenknabe 4 angeordnet sind, in jedem Fall noch in den
Ausdruck "Lagerhalterungsteil" der Ansprüche eingeschlossen und
fallen in den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert
ist.