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Aufhängung und Lenkung ftlr das lenkbare Rad eines Zwei- oder Drei
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rades Die Erfindung betrifft eine Aufhängung und Lenkung für das
lenkbare Rad eines Zwei- oder Dreirades, mit einem nicht umlaufenden, im wesentlichen
zylindrischen Lagerkörper für die Radnabe, mit einer gefederten Lenkgabel, an deren
einem Ende der Lagerkörper befestigt ist und deren anderes, oberes Ende in einem
am Fahrzeugrahmen befestigten Gabellager verschwenkbar gelagert ist, und mit einer
radial vom lenkbaren Rad weglaufenden Lenkeranordnung, die ihrerseits am Fahrzeugrahmen
angelenkt ist und ein weiteres Gelenk trägt, von dem der Lagerkörper verschwenkbar
getragen ist.
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Derartige Aufhängungen und Lenkungen werden insbesondere bei Motor
rädern, Dreiradfahrzeugen und Motorrollern verwendet, d.h. allge -mein bei Motorfahrzeugen
mit einem einzigen lenkbaren Rad.
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Bei einem Motorrad, bei dem das lenkbare Vorderrad federnd aufgehängt
ist, können gute Steuereigenschaften und eine gute Richtungsstabilität dadurch erhalten
werden, daß eine sog. Nabenlenung verwendet wird. Bei dieser ist das lenkbare Rad
von einem hugelgelenk oder Kardangelenk getragen, das im Inneren des dem Rad zugeordneten
Lagerkörpern angeordnet ist. Dabei läuft die enkachee bei den bekannten Anordnungen
durch die Laufachse des
Rades; die Lenkachse ist darüber hinaus
schräggestellt, z.B.
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um einen Winkel von 120, damit eine ausreichende Selbstzentrierung
d.h. ein ausreichender Rücklauf in die Mittenstellung erhalten wird. Bei derartigen
Anordnungen befindet sich jedoch die Lenkachse se in Fahrtrichtung gesehen vor der
Drehachse der Lenkstange, und man benötigt ein Kopplungsgestänge. Bei den bekannten
Anordnungen bei denen die Lenkachse durch die Laufachse des Rades hindurchgeht,
läßt sich auch der insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten wichtige Vorteil nicht
erreichen, daß Lenksäulen und Lenkgabeln verwendet werden können, bei denen die
Lenkachse üblicherweise hinter der Laufachse des Rades liegt und die einen Anstellwinkel
zur Erzeugung des Rücklaufes in die Mittenstellung von größenordnungsmäßig 250 aufweisen.
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Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Aufhängung und Le
-kung der eingangs beschriebenen Art geschaffen werden, die die Vorteile einer Nabenlenkung
aufweist, zugleich aber die soeben geschilderten Nachteile ausgeräumt sind.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gabellager
vom Fahrzeugrahmen getragen ist und daß das eine Verbindung zwischen Lagerkörper
und Lenkeranordnung herstellende weitere Gelenk von der Achse des Lagerkörpers nach
hinten versetzt angeordnet ist, so daß das Gabellager zusammen mit dem weiteren
Gelenk eine Lenkachse festlegen, um de der Lagerkörper zum Lenken des Fahrzeuges
verschwenkbar ist, welche von der Achse des Lagerkörpers
entfernt
ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransp chen
angegeben.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausfuhrungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
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In dieser zeigen: Fig. 1 die seitliche Ansicht eines Motorrades mit
einer erfindungsgemäßen Aufhängung und Lenkung für das lenkbare Rad; Fig. 2 einen
Schnitt durch einen Teil des in Fig. 1 geseigten Motorrades längs der Linie II-II;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 2 Fig. 4 eine Aufsicht auf
die Vorderseite des in Fig.
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1 gezeigten Motorrades, wobei einige Teile längs der Linie IV-IV
von Fig. 1 geschnitten gezeigt sind; Fig. 5 einen Schnitt durch einen Teil des Motorrades
nach Fig. 1 längs der Linie V-V; Fig. 6 eine seitliche Ansicht des elngebauten lenkbaren
Rades, in der eine zweite Möglichkeit fUr die Anordnung des Bremssattels von Scheibenbremsen
gezeigt ist;
Fig. 7 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform
für das als Drucklager ausgebildete Gabellager, gesehen in seitlicher Richtung.
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Das in Fig. 1 gezeigte Motorrad hat einen Fahrzeugrahmen lo, ein Hinterrad
11, das von einer nach hinten verlaufenden, radial auf die Radnabe zu laufenden
Lenkeranordnung 12 und Teleskopstreben 13 getragen ist, ein lenkbares Vorderrad
14, eine Lenkgabel 15, eine Lenkstange 16 und eine vordere Lenkeranordnung 17. Die
vordere Lenkeranordnung 17 hat die Form eines Radquerlenkers und die t als Schwinge,
auf der das das Vorderrad gelenkig angeordnet ist, wobei der Drehpunkt des Gelenkes
im Inneren des Lagerkörpers für die Radnabe liegt.
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Die Aufhängung und Lenkung für das Vorderrad wird nun unter besonderer
Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 beschrieben. Eine Radnabe 20 des Vorderrades 14
weist ausreichenden Durchmesser für das Vorsehen einer Nabenlenkung auf. Die Radnabe
20 ist in herkömmlicher Weise auf einem in ihr angeordneten, im wesentlichen zylindrischen
Lagerkörper 21 drehbar gelagert. Der letztere trägt zwei Kugellager 22, die in axialer
Richtung durch verminderten Durchmesser aufweisende Anschlagschultern positioniert
sind,die bei den beiden Enden des Kugellagers vorgesehen sind.Der Lagerkörper 21
trägt einen hohlen Vorsprung 23, der eine kreisförmige Wand bildet und sich zwischen
den Kugellagern 22 liegend in radialer Richtung nach außen erstreckt. Der Vorsprung
23 findet
unter Spiel im Inneren der Radnabe 20 Aufnahme. In dem
Vorsprung 23 finden zwei einander gegenüberliegende Lagerschalen 24,25 Aufnahme,
die zusammen eine Lagerpfanne für eine Gelenkkugel 26 bilden.
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Die Gelenkkugel 26 ist als Kopf eines angeformten Gelenkzapfens 27
ausgebildet, der von einem symmetrischen,die Form eines Doppel hakens aufweisenden
Lenkerabschnitt 30 der Lenkeranordnung 17 getragen ist. Dieser Lenkerabschnitt 30
durchsetzt den Lagerkörper 21 unter Spiel und weist zwei symmetrische Lenkerarme
31,32 auf, die von dem Lagerkörper derart weglaufen, daß das lenkbare Rad in voll
eingeschlagener Stellung frei an den Lenkerarmen vorbeilaufen kann. Unter normalen
Fahrtbedingungen laufen die Lenkerarme in im wesentlichen horizontaler Richtung
nach hinten vom Lagerkörper 21 weg. Am hinteren Ende sind die Lenkerarme nach innen
gekrünt und erstrecken sich zu in Abstand angeordneten Lagerstiften 33, die fest
mit dem Fahrzeugrahmen lo verbunden sind Damit arbeitet die die Form eines Radquerlenkers
aufweisende Lenkeranordnung 17 als Schwinge mit radial von der Radnabe weglaufenden
Armen mit einer Rahmen-festen, transversalen, im wesentlichen horizontal verlaufenden
Schwenkachse. Die die Schwenkachse festlegenden Lagerstifte 33 befinden sich bei
voll eingeschlagenen Vorderrad 14 hinter dessen Reifen. Die Lagerstifte 33 durchietzen
gegabelte Enden 34 der Lenkeranordnung 17 sowie mit Flanschen vor sehen Hülsen 52.
Diese sind ihrerseits in elastischen zylindrisch Puffern 35 angeordnet, die sich
wiederum in Bohrungen von am Rah-
Schwenkmen befestigten / laschen
51 befinden. Der Gelenk-zapfen 27 erstreckt sich zwischen den Lenkerarmen 31 und
32 und legt einen Punkt fest, um den der Lagerkörper 21 zum Lenken des Fahrzeuges
verschwenkbar ist. Dieser Punkt legt zusammen mit einem noch genauer zu beschreibenden
Gabellager am oberen Ende der Lenkgabel 15 eine Lenkachse 18 fest. Wie aus Fig.
1 ersichtlich ist, ist die letztere von der Nabenachse versetzt, und zwar in Fahrtrichtung
gesehen nach hinten.
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Die Lenkbewegung des Lagerkörpers 21 und des Vorderrades 14 läßt sich
durch die Lenkgabel 15 vorgeben, die zugleich die vertikale Führung von Lagerkörper
und Vorderrad sowie die Federung des Vorderrades besorgt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich,
weist die Lenkgabel 15 zwei Teleskopstreben 36 auf, von denen jeweils eine auf einer
der Seiten des Vorderrades angeordnet ist. Die unteren Enden der Teleskopstreben
sind mittels Schrauben 37 fest mit dem Lagerkörper 21 verbunden. Die Teleskopstreben
36 verlaufen parallel zueinander, und sie sind mit ihren oberen Enden an einem in
transversaler Richtung verlaufenden Joch 38 befestigt, das zugleich auch Befestigungen
für die Lenkstange 16 aufweist. Das Joch 38 trägt ein in seiner Mitte angeordnetes
Drucklager 39. Das letztere ist durch ein Kugellager gebildet, das im Inneren einer
ringförmi gen Lageraufnahme 40 aus Gummi angeordnet ist. Die Lageraufnahme 40 weist
einen im Fahrzeugrahmen lo ausgebildeten Kegelsitz 42 auf. Der innere Laufring des
Kugellagers ist unter Verwendung eines Bolzens 41 mit dem Joch 38 verbunden, so
daß er um die in Fig. 1 gezeigte Lenkachse 18 umlaufen kann. Wie schon ausgeführt,
läuft
die Lenkachse 18 zugleich durch den Mittelpunkt der im Inneren des LagerkörpBrs
21 angeordneten Gelenkkugel 26.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, hat der Fahrzeugrahmen lo eine solche
Form, daß das von dem Joch 38 getragene Drucklager 39 sich über und in Fahrtrichtung
gesehen etwas vor den Lagerstiften 33 befindet, über die die Lenkeranordnung 17
am Fahrzeugrahmen befestigt sindj die Form des Fahrzeugrahmens ist ferner so gewählt,
daß die Lenkachse 18 einen Anstellwinkel von größenordnungsmäßig 250 hat und unter
solchem Abstand hinter der Nabenachse vorbeiläuft, daß sie eine durch die Nabenachse
gezogene vertikale Linie auf halbem Weg von der Nabenachse zur Erdoberfläche schneidet.
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Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist,ist auf dem unteren Endabschnitt einer
oder beider Teleskopstreben 36 ein Bremssattel 43 für eine Scheibenbremse angeordnet.
Der Bremssattel kann entweder in Fahrt richtung gesehen vor der Teleskopstrebe angeordnet
sein, wie in der Zeichnung durch ausgezogene Linien dargestellt, oder in Fahrtrichtung
gesehen hinter der Teleskopstrebe angeordnet sein, wie in der Zeichnung durch gestrichelte
Linien dargestellt. Beim Bremsen werden in jedem der Bremssättel Bremsaklötze fest
gegen die einande gegenüberliegenden Seitenflächen einer radial von der Radnabe
weglaufenden Bremescheibe 44 angdrückt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat die
Bremescheibe 44 einen inneren ringförmigen Flansch 45, der einen Teil der Radnabe
2o darstellt.
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Die die Form eines Radquerlenkers aufweisende Lenkeranordnung 17
hat
in der Mitte einen Vorsprung 50 mit einer kegelförmigen Ausnehmung, in der der Gelenkzapfen
27 Aufnahme findet. Bevor der die Gelenkkugel 26 tragende Gelenkzapfen 27 mit der
Lenkeranordnung 17 fest verbunden wird, wird er durch den Lagerkörper 21 und die
innere Lagerschale 24 elngefthrt, wobei die letztere die Halbkugel-förmige Hälfte
der Gelenkpfanne bildet. Der Gelenkzapfe wird dann durch Anbringen der äuBeren Lagerschale
25 und durch festes Verbinden der letzteren mit dem Lagerkörper 21 unter Verwendung
von zwei Zylinderkopfschrauben 53 fest mit dem Lagerkörpe 21 verbunden, wie aus
Fig. 3 ersichtlich ist.
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Die Radnabe 20 weist ein Kernteil auf, das sich zwischen den Bre scheiben
44 erstreckt. Die nach innen gekrümmten Ringflansche 45 der Bremsscheiben sind so
abgesetzt, daß auf ihren Außenseiten Sitzflächen erhalten werden, auf denen. das
Kernteil der Radnabe zentriert Aufnahme findet. Auf der Innenseite der Ringflansche
45 sind zugleich Sitzflächen vorgesehen, die das zugeordnete der Kugellager 22 aufnehmen
und in axialer Richtung positionieren.
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Die mit Flanschen versehenen Bremsscheiben 44 sind mittels Schra ben
54 am Kernteil der Radnabe befestigt.Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, hat der Lagerkörper
21 an jedem seiner Enden einen na innen verlaufenden Ansatz 55, an dem das untere
Ende der zugeord MtOfl:der Teleskopstreben 36 unter Verwendung von Schrauben 37
befestigt ist. Das Gehäuse für die Bremskolben und die Bremsklö und zugleich der
Bremssattel 43 ftir die Bremsscheibe, wie sie zu beiden Seiten des Vorderrades angeordnet
sind, können an das untere Ende der Teleskopstreben 36 angeformt sein, wie dies
in Fig.
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1 gezeigt ist. Statt dessen können sie unter Verwendung von Bolzen
an ehem Auge befestigt sein, das von der Vorderseite oder Rückseite der Teleskopstreben
36 der Lenkgabel 15 getragen ist.
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Wie Fig. 6 zeigt, kann dieses Gehäuse auch unter Verwendung einer
oder mehrerer Schrauben 37 an den Teleskopstreben befestigt sein.
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Die oberen Endabschnitte der Teleskopstreben 36 sind auf beliebig
Weise im Joch 38 festgeklemmt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist das vom Joch
38 getragene Drucklager 39 ein Duplex-Doppelkugeldrucklager mit Dichtungen. Dieses
Drucklager ist unter Verwendung eines Bolzens 41 fest mit dem Mittelpunkt des Joches
38 verbunden. Der äußere Laufring des Drucklagers ist in der eine mittige Bohrung
aufweisenden, kegelförmigen Lageraufnahme 40 festgelegt. Hierdurch wird die Weitergabe
von Schwingungen und Stößen von dem auf der Straße laufenden Vorderrad auf den Fahrzeugrahmen
verhindert. Die Lenkstange 16 weist zwei getrennte Lenkstangenteile auf, die getrennt
im Joch 38 befestigt sind und sich in der Höhe und in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung
einstellen lassen.
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Die Lenkachse 18, die die im Lagerkörper 21 befindliche Gelenkkugel
26 durchsetzt, läuft durch den sich insgesamt ergebenden resultierenden Drehmittelpunkt
des Drucklagers 39 hindurch. Da das letztere in der aus Gummi bestehenden, elastischen
Lageraufnahme 40 angeordnet ist, folgt es Neigungsänderungen, d.h. Änderungen im
Anstellwinkel der Lenkgabel 15, wenn die Lenkeranordnung 17 durch Unebenheiten in
der Straßenoberfläche aus der im
wesentlichen horizontalen Normallage
ausgelenkt wird. Die Lenkbewegung der Lenkstange 16 wird über das Joch 38 und die
Teleskopstreben 36 auf die Lenkgabel 15 übertragen, die ihrerseits den um den Mittelpunkt
der Gelenkkugel 26 drehbaren Lagerkörper 21 ve -schwenkt und damit auch das Vorderrad
14.
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Das Schlucken der Unebenheiten der Straße durch die Teleskopstreb
36 erfolgt unter Verwendung von im Innern derselben oder außerhalb angeordneter
Federn und einer internen Strömungsmitteldämpfung.
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Durch die Straßenunebenheiten hervorgerufene Schwingungen werden vom
Fahrzeugrahmen lo durch die aus Gummi gefertigte Lageraufnahme 40 sowie die elastischen
zylindrischen Puffer in den Schwenklasche 51 ferngehalten. Von der Straßenoberfläche
herrührende starke Stöße und Erschütterungen und die durch die Zweifachscheibenbrekmse,
wie sie bei sehr schnellen mittelschweren und schweren Zweirädern verwendet wird,
beim Bremsen erzeugten starken Beanspruchungen werden vom Fahrzeugrahmen über drei
in großen Abstand voneinande angeordnete Schwenklager ferngehalten, worauf besonders
hinzuweisen ist.
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Durch die direkte Anbringung der Teile der Lenkstange 16 an dem von
der Lenkachse 18 durchsetzten Joch 38 wird der vordere Teil des Motorrades von einer
weit vom Fahrzeugrahmen weglaufenden Lenk säule, Lenkarmen und Zwischengestängen
befreit, die sehr viel Platz benötigen, und den Fahrer behindern. Damit wird Platz
gewonnen für ein geräumiges Werkzeugfach oder Ablagefach und/oder fUr eine bessere
Anordnung oder Vergr5ßerung des Kraftstofftankes.
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Darüber hinaus lassen sich die Instrumente und Zubehör viel besser
gruppieren und auf einem Armaturenbrett anbringen.
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Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsforin ftir das zentral im Joch
38 vorgesehene Drucklager. Das Uber die Lageraufnahme 40 aus Gummi im Fahrzeugrahmen
wie oben beschrieben festgelegte Duplexdrucklage ist durch ein Kugelgelenk 57 ersetzt.
Das ebenfalls zentral im Joch 38 angeordnete Kugelgelenk 57 weist ein mit Flanschen
versehenes zylindrisches Gehäuse 59 auf, das auf halbem Weg zwis@@en den Befestigungsstellen
für die Teleskopetreben 36 der Lenkgabel 15 in die Oberfläche des Joches 38 eingelassen
ist. Durch einen Spregrlag 62 sind zwei Lagerschalen 63,64 In Gehäuse 59 fixiert,
die zusammen eine geteilte Gelenkpfanne bilden und eine Gelenkkuge 65 umgeben. Die
letztere ist als ringförmiges Teil mit einer eine Tel lkugel fläche darstellenden
Oberfläche ausgebildet. Durch die Gelenkkugel 65 erstreckt sich ein Durchgangsbolzen
58 hindurch, der am einen Ende mit einem Kopf versehen ist und am anderen Ende nach
oben über das Joch 38 übersteht. Der Durchgangsbolzen 58 durc -setzt einen sich
in Vor- und Rnckwärtsrichtung erstreckenden Schlitz 66, der in einem flachen, durch
ehe Platte gebildeten Abschnitt 67 einer nuenförmigen Rahmenverlängerung 68 ausgebildet
ist. Dieser Abschnitt 67 ist so angewinkelt, daß er in etwa senkrecht auf der Lenkachse
18 steht. Auf das obere Ende des Durchgangsbolzens 58 ist eine Mutter 69 aufgeschraubt,
die in fest angezogenem Zustand durch einen Splint 70 gesichert ist. Der flache,
plattenförnige Abschnitt 67 des Rahmens ist fest zwischen
zwei
Unterlegscheiben eingeklemmt, nämlich eine obere becherförmide Unterlegscheibe 71
aus Metall und eine untere Stützscheibe 74 aus Metall. Die Unterlegscheibe 71 übergreift
eine über dem Abschnitt 67 liegende Scheibe 72 aus elastomerem Material; unterhalb
des 76 Abschnittes 67 ist eine mit einer herabhängenden Schürze'versehene Scheibe
73 aus elastomerem Material angeordnet, die an der Stützscheibe 74 anliegt und diese
mit ihrer Schürze übergreift.
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Die Stützscheibe 74 hat einen hülsenförmigen Abschnitt 75, der sich
in Richtung auf die Gelenkkugel 65 zu verjüngt und an dieser anliegt. Die durch
das Anziehen des Bolzens ausgeübte Kraft wird von der becherförmigen Unterlegscheibe'über
die aus elastomerem Material gefertigten Scheiben 72,73 auf die Stützscheibe 74übertragen.
Damit sind die metallischen Teile gegen direkte Berührung mit anderen metallischen
Teilen geschützt. Die Schürze 76 der unteren Scheibe 73 dient zugleich zur Abdichtung
des Kugelgelenkes 57, d.h. zum Schutz gegen das Eintreten von Schmutz und Wasser.
Von der Unterseite des Joches 38 her ist ein aus elastomerem Material bestehender
Dichtring 77 an den Kopf des Durchgangsbolzens 58 angedrückt. Dabei bleibt ein Durchgang
78 frei, über den eine sechseckige Vertiefung 79 im Bolzenkopf zugänglich ist, in
die ein Sechskantschlüssel einsetzbar ist. Das abgedichtete Kugelgelenk ist mit
Fett oder einem anderen Schmiermittel gefüllt.
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Die Lenkachse 18 verläuft durch den Mittelpunkt der Kugeloberfläche
der Gelenkkugel 65 und durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel 26, die sich im Inneren
der Radnabe 20 befindet. Der Durchgangsbolzen 58 läßt sich in unterschiedlicher
Stellung längs des Schnitt
zes 66 festziehen, und hierdurch läßt
sich der Anstellwinkel der Lenkgabel 15 so einstellen, daß im einzelnen Fall optimale
Fahreigenschaften erhalten werden.
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Das oben beschriebene Gabellager für das obere Ende der Gelenkgabel
nimmt die beim Fahren auftretenden axialen und radialen Kräfte auf darüber hinaus
ermöglicht es bei kompaktem Aufbau die Drehung der Lenkgabel 15 beim Steuern des
Fahrzeuges, das Kippen der Lenkgabel beim Laufen des Rades auf einer unebenen Oberfläche
unter gleichzeitiger Längenänderung der Teleskopstreben und zugleich das Einstellen
eines gewünschten Anstellwinkels der Lenkachse 18.
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